La generación de la diversidad genética en las poblaciones virales proporciona oportunidades para la adaptación a nuevos hospedantes y a las condiciones ambientales cambiantes. Tres fuerzas fundamentales impulsan la evolución de los virus: las mutaciones, la recombinación, y los reordenamientos entre componentes genómicos o pseudorrecombinación (Roossinck, 1997). Estas fuerzas son, en esencia, las mismas que estimulan a toda la evolución. La recombinación en los virus es análoga a la que ocurre durante la meiosis, y la pseudorrecombinación es semejante al proceso de reordenamiento que ocurre entre los cromosomas durante la reproducción sexual. La diversidad en los genomas virales generada por estas fuerzas es la fuente sobre la cual actúa la selección.
En la virología animal numerosos estudios revelan datos sobre la tasa de mutaciones, la selección y adaptación, la naturaleza y significado biológico de las cuasiespecies, y el papel de la recombinación en la evolución de varias familias virales. Sin embargo, en el campo de la virología vegetal estos estudios son mucho más limitados. En el caso de geminivirus, debido al gran impacto económico y a la emergencia de sus epifitias, varios estudios comienzan a demostrar la importancia de la recombinación, las mutaciones y los reordenamientos genómicos en su evolución (Bradeen y col., 1997; Zhou y col., 1997; Padidam y col., 1999; Navas-Castillo y col., 2000; Sanz y col., 2000; Schnippenkoetter y col., 2001; Pita y col., 2001; Berrie y col., 2001; Monci y col., 2002).
Los geminivirus emplean a la maquinaria replicativa del ADN del hospedante para la replicación de su genoma, y por tanto se presume que presentan una fidelidad alta en la replicación (Hanley-Bowdoin y col., 2000). Sin embargo, los geminivirus exhiben un grado elevado de variación entre cepas, intra- e interpoblaciones, y poseen una tasa alta de expansión hacia nuevos hospedantes (Gilbertson y col., 1991b; Stenger, 1995). Es por esto, que aunque se desconoce con exactitud cual es la fuente de esta variación, se especula que está asociada a la ausencia de un mecanismo de reparación (Brough y col., 1992). Otros resultados sugieren que los geminivirus inducen la reparación sobre la cadena de ADN metilada, en lugar de sobre la recientemente sintetizada, lo cual es un mecanismo contrario al que ocurre en los animales,
pero que garantiza la perpetuación del cambio (Inamdar y col., 1992). También se ha planteado que las mutaciones en el genoma geminiviral que ocurren como consecuencia del daño oxidativo, pueden escapar de la reparación, debido a que el ADN geminiviral está retenido en un compartimento no accesible a la maquinaria de replicación, o a que en las células infectadas por el virus el mecanismo de reparación es disfuncional (Roossinck, 1997). La recombinación contribuye a la diversidad genética de las poblaciones geminivirales (Umaharan y col., 1998; Padidam y col., 1999; Sanz y col., 1999; Moffat, 1999; Sanz y col., 2000). La frecuencia en la que ocurre la recombinación entre los virus puede ser impulsada por tres factores: las infecciones mixtas, los niveles altos de replicación, y la gama amplia de hospedantes del insecto vector (Padidam y col., 1999). Los geminivirus muestran los tres factores. En primer lugar, las infecciones mixtas son frecuentes entre los geminivirus y en los últimos años los estudios epifitiológicos han revelado la presencia de dos o más especies geminivirales en plantas como la yuca (Manihot esculenta Crantz), el algodón (Gossypium
hirsutum L.), el pimiento (Capsicum annuum L.), el tomate, etc. (Sanz y col., 2000; Méndez-
Lozano y col., 2003; Morilla y col., 2004). Segundo, los geminivirus se replican principalmente a través de un mecanismo de círculo rodante a partir de una forma replicativa de doble cadena que se acumula a altos niveles (Kanevski y col., 1992; Accotto y col., 1993), y por último, en el caso de los begomovirus, con la emergencia del biotipo B de la mosca blanca, la cual se alimenta de cientos de especies vegetales distintas (Bedford y col., 1994; Brown, 2000), la gama de hospedantes de estos virus se ha expandido considerablemente. En los geminivirus, la recombinación ha sido constatada entre cepas de un aislado, entre especies de un mismo o diferente género, o con miembros de otras familias virales (Briddon y col., 1996; Saunders y Stanley, 1999; Kirthi y col., 2002; Saunders y col., 2002b).
Dentro de la familia Geminiviridae, los miembros bipartitos del género begomovirus son los susceptibles al intercambio o pseudorrecombinación de sus genomas. La pseudorrecombinación ocurre cuando el ADN A de un begomovirus dado realiza la multiplicación del ADN B de otra cepa o especie begomoviral. Sin embargo, este proceso está limitado por varios factores, entre ellos la naturaleza altamente específica de la interacción entre la proteína Rep y el sitio origen de la replicación (Fontes y col., 1994a; Fontes y col., 1994b), y la incapacidad de los productos génicos codificados por el ADN B para complementar el movimiento del ADN A heterólogo (Hofer y col., 1997b; Unseld y col., 2000a). En ocasiones, es posible que el ADN A de una especie multiplique el ADN B de otra, pero no viceversa y este fenómeno se conoce como pseudorrecombinación asimétrica. El intercambio de moléculas genómicas entre los begomovirus ha sido muy útil en la experimentación. Los estudios en este campo han demostrado la posibilidad de formar pseudorrecombinantes viables, aunque no de forma simétrica en todos los casos, entre sólo nueve de las más de 100 especies begomovirales conocidas hasta la fecha (Gilbertson y col., 1993; Frischmuth y col., 1997; Hofer y col., 1997b; Hill y col., 1998; Unseld y col., 2000a; Brown y col., 2002; Saunders y col., 2002b). Mediante estos ensayos se han podido conocer nuevas funciones de los genomas,
de genes en particular, y sobre algunos elementos involucrados en procesos tales como la replicación. Aunque los reordenamientos no son fenómenos comunes, este evento puede tener un efecto dramático sobre la evolución de nuevas especies virales, especialmente si la nueva combinación confiere ventajas selectivas, como una gama de hospedantes expandida. Al igual que para la recombinación, la presencia de infecciones múltiples es un requisito para la ocurrencia de la pseudorrecombinación.
El papel de la recombinación y la pseudorrecombinación en la emergencia de epifitias con nuevas características se demostró a través de la caracterización reciente del complejo de begomovirus que infecta a la yuca en Uganda (Pita y col., 2001) y del aislado ES421/99 en las plantaciones de tomate en España (Monci y col., 2002). En el primer caso, se demostró por primera vez la estabilidad en la naturaleza de un pseudorrecombinante entre dos cepas de East
African casava mosaic virus (EACMV-UG2 y EACMV-UG3) y entre los componentes genómicos
de dos especies begomovirales distintas (EACMV y ACMV). En el segundo caso, el aislado ES421/99 es el producto de la recombinación natural entre los begomovirus monopartitos TYLCV y TYLCSV, los cuales se presentan frecuentemente en infecciones mixtas en las plantaciones de tomate del sur de España. La quimera exhibe nuevas características biológicas que le pudiesen ofrecer ventajas adaptativas, al tomar en cuenta que su presencia en la población es cada vez más frecuente (Monci y col., 2002).