Explainer: What is avirus?

BYMEGHAN ROSEN JAN 28, 2016 — 1:32 PM EST

BODY FUNCTIONSMICROBES

Zika virus raises alarmas it spreads in theAmericasMosquito­borne disease is linked to birth defect in Brazil

The Aedes aegypti  mosquito  is one of  two species  that can  transmit  the Zika virus, now spreadingthrough Latin America.JAMES  GATHANY/CDC

The latest virus to break out of the tropics may be the most frightening.

It’s called Zika virus. It has already blazed across Brazil. And it has pressednorthward into Central America and Mexico. Now it is poised to jump to theUnited States. Infection typically causes minor or even no symptoms. But inpregnant women, it’s been linked to a birth defect called microcephaly. Thecondition leaves babies with abnormally small heads and partially developedbrains.

Zika virus is an arbovirus. This type ofvirus is one of many that are spreadby insects such as mosquitoes and

Explainer: What isebola?

ticks. International travel may make iteasier for these viruses to spreadacross the globe. Because of this, the rapid emergence — and reemergence —of little­known viruses such as Zika may be the new normal, suggest AnthonyFauci and his colleague David Morens. Their warning appears January 13 inthe New England Journal of Medicine.

Zika virus is just the latest mosquito­borne disease to reach the Americas.Dengue fever causes severe headaches, joint and muscle pain and othersymptoms. It can be deadly. “Dengue hit with a vengeance in the ’90s,” Faucinotes. He is director of the National Institute of Allergy and InfectiousDiseases in Bethesda, Md. West Nile arrived in 1999. Chikungunya showedup in 2013. “Lo and behold, now we have Zika in 2015 and 2016,” saysFauci. “This is a disturbing, remarkable pattern.”

Already, travelers have brought Zika home to Texas, Hawaii, Illinois and otherstates. The virus doesn’t seem to have taken hold in U.S. mosquitoes yet. Butthe United States has warm, humid regions, pockets of poverty and a readyfleet of mosquitoes capable of carrying the virus. Those are all the rightingredients for an outbreak, says Peter Hotez. He is a pediatrician andmicrobiologist at Baylor College of Medicine in Houston, Tex.

“We’ve been wringing our hands aboutEbola,” he says. An outbreak of thedisease killed more than 11,000 peoplein West Africa in 2014 and 2015. But“Ebola was never a threat to theWestern Hemisphere.”

Zika is.

A virus emergesScientists first collected Zika virus in 1947 from a rhesus monkey. Themonkey was part of an infectious­disease study in the wetland­edged Zikaforest of southern Uganda in Africa. For decades, the virus flitted betweenmonkeys and mosquitoes. It infected humans only rarely. It never infectedanyone outside of Africa and Asia — until 2007. That’s when Zika escapedinto the Pacific. It caused an outbreak on Yap Island in the Federated Statesof Micronesia. The virus was spotted in French Polynesia next, in 2013. Itcame to Easter Island in 2014. And in May 2015, the first confirmed casescropped up in Brazil. There, Zika thrived. It quickly gained a firm foothold inthe Americas.

In less than nine months, Zika infected as many as 1.3 million people inBrazil. The European Center for Disease Prevention and Control reported that

number on December 10. Some estimates put the number even higher. Zikavirus has now spread through 18 countries and territories in Latin Americaand the Caribbean, report the Pan American Health Organization and WorldHealth Organization.

“The cat’s out of the bag now,” Hotez says. “Zika virus is going to be allover.”

over.”

On January 15, the U.S. Centers for Disease Control and Prevention (CDC)issued warnings for people traveling to countries with Zika. Pregnant women,in particular, should be especially cautious, the CDC advised.

A baby born with microcephaly (top) has asmaller head than normal (bottom). They mayalso experience seizures, developmentaldelays,  intellectual disability, hearing  loss orother problems.NATIONAL  CENTER  ON  BIRTH  DEFECTS  AND  DEVELOPMENTALDISABILITIES/CDC

Some people consider Zika virus a mild cousin of dengue. Only about 20percent of infected people get sick. Symptoms are typically a slight fever,rash and pinkeye. And they fade quickly. But a growing body of evidencesuggests that the virus could also cause a devastating birth defect.

In Brazil, the number of babies born with microcephaly is steadily ticking up.In 2015, the country recorded roughly 20 times as many cases as in previousyears. New cases — sometimes hundreds — appear every week. On January20, Brazilian health officials reported a total of 3,893 cases, 363 more than aweek earlier.

week earlier.

Ernesto Marques is a public health researcher at the University of Pittsburghin Pennsylvania. He estimates that roughly 1 in 150 babies were born withthe birth defect in Brazil. He based that estimate on number of babies born inthe country in 2015 and the number of microcephaly cases that year.

“This is just a huge number,” he says. “And it’s in an outbreak that has juststarted.”

Because of the potential risk for babies, officials in Ecuador, El Salvador,Jamaica and Columbia have advised women not to get pregnant this year.

That Zika might harm fetal brains isn’t all that surprising, says Carlos BrisolaMarcondes. He studies disease­carrying insects at the Federal University ofSanta Catarina in Brazil. In lab mice, Zika virus makes a beeline for thebrain. “It causes serious damage,” Marcondes says. Nerve cells break downand brain tissue softens.

Neurological problems have also been observed in infected human adults. Inthe 2013–2014 French Polynesia outbreak, at least 73 people developedneurological conditions. One of these was Guillain­Barré syndrome, which cancause paralysis. Health officials have linked the condition to Zika virusinfection in the current outbreak as well.

Early this year, scientists discovered the most concrete clues yet that Zikavirus can cause microcephaly. They found genetic traces of Zika in theamniotic fluid of two pregnant women carrying fetuses diagnosed with thebirth defect. (Amniotic fluid surrounds the fetus inside a pregnant woman.)They also found such evidence in four babies who were miscarried or diedshortly after birth.

“The evidence is very, very strong,” says Marques. So far, though, only a fewbabies have been tested.

Searching for answers

Marques and coworkers in Brazil, England and the United States have begun astudy to examine even more babies. The researchers aim to enroll 200 infantswith microcephaly and 400 infants without the birth defect. They will  look for

traces of Zika in maternal blood, umbilical cord blood, amniotic fluid andother tissues.

At this point, Marques isn’t expecting to figure out how the virus may causebrain damage. He just wants enough cases to tease out any link betweenZika and microcephaly. “If we see signs of viral infection in the placenta orthe blood or brain tissue of these babies, that would strengthen the case,” hesays. The researchers have already begun enrolling people. Marques hopes torecruit all 600 participants by June or July.

Scientists still have a lot to learn about Zika virus, Hotez says. They still don’tknow how the virus passes from mother to fetus. And it is unclear whatexactly Zika virus does to developing brains and if  it does indeed cause

exactly Zika virus does to developing brains and if  it does indeed causemicrocephaly.

Currently, scientists have no antiviral therapy for Zika infection and novaccine. Developing a vaccine could take years, Fauci says. “Even though westarted aggressively on it a month or two ago, it’s going to take a whilebefore we get one.”

This map map highlights places Zika couldspread  in North and South America,seasonally (yellow) or year­round (orange).Researchers made the map after analyzing  theplaces where Zika­carrying mosquitoes canthrive. They also considered  the number anddestinations of  travelers  flying out of Brazil,the epicenter of  the virus outbreak.I.  BOGOCH  ET  AL/LANCET  2016

In the United States, that could leave millions of people at risk for infection,researchers reported January 14 in the Lancet. They made a global map ofplaces Zika virus could readily spread. The researchers factored in climateand flight patterns out of Brazil. They also considered the mosquito speciesthat can carry Zika virus, Aedes aegypti and Aedes albopictus. (Both specieshug the U.S. Gulf Coast. A. albopictus also fans out across the southeast andup along the coast, ranging as far north as Connecticut.)

More than 60 percent of U.S. residents live in areas threatened by Zika virus(at least during warm seasons), the team found. For southern states,especially, “there’s a potential for ongoing transmission,” says Isaac Bogoch.He is a tropical infectious diseases physician at Toronto General Hospital inCanada. He led the Lancet study.

Still, that doesn’t mean a Zika virus outbreak will come soon, he says. And itdoesn’t mean it is inevitable. The virus doesn’t ordinarily pass from person to

doesn’t mean it is inevitable. The virus doesn’t ordinarily pass from person toperson (though it may be transmitted sexually). And it might not movebeyond a handful of confined cases. After all, chikungunya and dengue virusride the same mosquitoes as Zika. But they haven’t hit the United Statesespecially hard.

For all these viruses, getting control of an outbreak requires getting rid ofmosquitoes, Marcondes advises in a recent review. It was published December22 in the Journal of the Brazilian Society for Tropical Medicine. “Preventing[mosquito] breeding is the only way,” he says.

Already, Brazil  is trying out an approach to cut wild mosquito populations bychanging mosquitoes’ genetic material (this is called genetic engineering) sothey can’t reproduce and then releasing them.

Fauci agrees that controlling mosquito populations is key. But the recentemergence of so many tropical viruses might also require some new defensivestrategies, he says. If scientists could find an antiviral drug that targeted thelarger group of viruses that Zika belongs to, for instance, they could knockout several threats.

“You would automatically get chikungunya, West Nile, yellow fever, Zika anddengue with one shot,” he says.

Power Words(for more about Power Words, click here)

amniotic fluid  The fluid that surrounds a fetus inside a pregnant woman oranimal.

arbovirus  A group of viruses, such as Zika virus and dengue, that aretransmitted by mosquitoes, ticks or other arthropods.

antiviral  A virus­killing substance prescribed as a medicine.

cell  The smallest structural and functional unit of an organism. Typically toosmall to see with the naked eye, it consists of watery fluid surrounded by amembrane or wall. Animals are made of anywhere from thousands to trillionsof cells, depending on their size.

Centers for Disease Control and Prevention, or CDC  An agency of theU.S. Department of Health and Human Services, CDC is charged withprotecting public health and safety by working to control and prevent disease,injury and disabilities. It does this by investigating disease outbreaks,tracking exposures by Americans to infections and toxic chemicals, andregularly surveying diet and other habits among a representative cross­section of all Americans.

chikungunya  A tropical disease that has been crippling large numbers ofpeople in Africa and Asia. It’s caused by a virus that is spread by mosquitoes.It recently has been spreading widely throughout warm nations. More than 3million people have suffered through its initial flu­like symptoms. A largeshare may also go on to develop intense pain in their muscles and joints thatcan last months to years. There is no cure or vaccine

can last months to years. There is no cure or vaccine

climate  The weather conditions prevailing in an area in general or over along period.

dengue fever  A potentially lethal infectious disease transmitted bymosquitoes. No vaccine yet exists to prevent infection with the virusresponsible for the disease, which causes high fevers, severe headache, jointpain, pain behind the eyes, rash, bone pain and sometimes mild bleeding. Amore severe form of the disease, known as dengue hemorrhagic fever cancause uncontrolled bleeding if not treated right away.

Easter Island  A small  island in the Pacific located some 3,500 kilometers(2,200 miles) west of Chile.

Ebola  A family of viruses that cause a deadly disease in people. All caseshave originated in Africa. Its symptoms include headaches, fever, muscle painand extensive bleeding. The infection spreads from person to person (oranimal to some person) through contact with infected body fluids. The diseasegets its name from where the infection was first discovered in 1976 —communities near the Ebola River in what was then known as Zaire (and isnow the Democratic Republic of Congo).

Federated States of Micronesia  A nation consisting of a scattered group ofislands in the western Pacific Ocean.

fetus  (Adj.fetal) The term for a mammal during its later­stages ofdevelopment in the womb. For humans, this term is usually applied after theeighth week of development.

French Polynesia  A nation consisting of more than 100 islands in the SouthPacific.genetic  Having to do with chromosomes, DNA and the genes containedwithin DNA. The field of science dealing with these biological instructions isknown as genetics. People who work in this field are geneticists.

genetic engineering  The direct manipulation of an organism’s genome. Inthis process, genes can be removed, disabled so that they no longer function,or added after being taken from other organisms. Genetic engineering can beused to create organisms that produce medicines, or crops that grow betterunder challenging conditions such as dry weather, hot temperatures or saltysoils.

infection  A disease that can spread from one organism to another.

insect A type of arthropod that as an adult will have six segmented legs andthree body parts: a head, thorax and abdomen. There are hundreds ofthousands of insects, which include bees, beetles, flies and moths.

Latin America Nations in the Americas south of the United States, most ofwhich now speak Spanish as their native tongue. The major exception withinthis region: Brazil, which speaks Portuguese.

microbiology  The study of microorganisms, principally bacteria, fungi andviruses. Scientists who study microbes and the infections they can cause or

viruses. Scientists who study microbes and the infections they can cause orways that they can interact with their environment are known asmicrobiologists.

microcephaly  A condition that leaves babies with abnormally small headsand partially developed brains.

miscarriage The death of a fetus in a pregnant animal, especially a human.

neurology  A research field that studies the anatomy and function of thebrain and nerves. People who work in this field are known as neurologists (ifthey are medical doctors) or neuroscientists if they are researchers with aPhD.

neuron or nerve cell  Any of the impulse­conducting cells that make up thebrain, spinal column and nervous system. These specialized cells transmitinformation to other neurons in the form of electrical signals.

outbreak  The sudden emergence of disease in a population of people oranimals. The term may also be applied to the sudden emergence ofdevastating natural phenomena, such as earthquakes or tornadoes.

paralysis  The inability to willfully move muscles in one or more parts of thebody. In some cases, nerves that carry the signal to move may have beensevered or damaged. In other cases, the brain may be the source of theproblem: It may fail to understand or act on a nerve’s signal to move.

pediatrics  A field of medicine that has to do with children and especiallychild health. A doctor who works in this field is known as a pediatrician.

pinkeye  A highly contagious bacterial  infection that inflames and reddensthe conjunctiva, a membrane that lines the eyelids’ inner surface.

placenta  A sac that connects the embryo to the uterus in most mammals.The placenta supplies oxygen and nutrients to the developing embryo. It alsotakes away waste. 

rhesus monkey (also called rhesus macaque) A small brown macaque withred skin on the its face and rump, native to southern Asia. It is often kept incaptivity and is widely used in medical research.

tick  A small eight­legged blood­sucking arthropod, related to spiders andmites. Although they look like bugs, these are not insects. They attachthemselves to the skin of their host and feed on their blood. But in theprocess, they may spread any germs that could have been present in theblood of an earlier host.

tropics  The region near Earth’s equator. Temperatures here are generallywarm to hot, year­round.

umbilical cord  This structure connects a fetus to the placenta inside itsmother’s womb and provides blood filled with oxygen and nutrients.

vaccine  A biological mixture that resembles a disease­causing agent. It is

vaccine  A biological mixture that resembles a disease­causing agent. It isgiven to help the body create immunity to a particular disease. The injectionsused to administer most vaccines are known as vaccinations.

virus Tiny infectious particles consisting of RNA or DNA surrounded byprotein. Viruses can reproduce only by injecting their genetic material  into thecells of living creatures. Although scientists frequently refer to viruses as liveor dead, in fact no virus is truly alive. It doesn’t eat like animals do, or makeits own food the way plants do. It must hijack the cellular machinery of aliving cell  in order to survive.

West Nile disease  A disease caused by a virus that is transmitted bymosquitoes. Most people develop no symptoms. But about one in five infectedpeople will get a headache, body aches, joint pains, vomiting, diarrhea, feveror some rash. A very small share of infected people will also develop coma,seizures or paralysis.

wetland  As the name implies, this is a low­lying area of land either soakedor covered with water much of the year. It hosts plants and animals adaptedto live in, on or near water.

yellow fever  A disease that creates flu­like symptoms that can start withfever, chills, headache, backache and vomiting. Roughly 15 percent of

patients may go on to develop more serious disease. This can lead touncontrolled bleeding, the failure of multiple internal organs — and death.

Zika virus  A virus that can be transmitted to humans via mosquitoes. About20 percent of infected people get sick. Symptoms include a slight fever, rashand pinkeye and usually fade quickly. A growing body of evidence suggeststhat the virus could also cause a devastating birth defect — microcephaly.Evidence suggests it may also cause neurological conditions such as Guillain­Barré syndrome.

Readability Score: 8.0

Further ReadingN. Seppa. “Chikungunya wings its way north — on mosquitoes.” Science News forStudents. September 4, 2015.

E. Landhuis. “Do mosquitoes love you? Blame your parents.” Science News for Students.May 11, 2015.

J. Raloff. “News Brief: Ebola’s dead stay infectious for a week.” Science News forStudents. April 26, 2015.

E. Preston. “New virus may have given kids polio­like symptoms.” Science News forStudents. April 9, 2015.

S. Ornes. “Ongoing Ebola outbreak traced to hollow tree.” Science News for Students.January 23, 2015.

J. Raloff. “Ebola emerges in the Congo.” Science News for Students. August 27, 2014.

N. Seppa. “Ebola treatments and vaccines could be near.” Science News for Students.

N. Seppa. “Ebola treatments and vaccines could be near.” Science News for Students.August 22, 2014.

J. Raloff. “Deadly new virus emerges.” Science News for Students. March 19, 2013.

Original Journal Source: I.I. Bogoch et al. Anticipating the international spread of Zikavirus from Brazil(http://thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140­6736(16)00080­5/fulltext). The Lancet. Published online January 14, 2016. doi: 10.1016/S0140­6736(16)00080­5.

Original Journal Source: A.S. Fauci and D.M. Morens. Zika virus in the Americas — yetanother arbovirus threat(http://dx.doi.org/10.1056/NEJMp1600297). New England Journal ofMedicine. Published online January 13, 2016. doi:10.1056/NEJMp1600297.

Original Journal Source: C.B. Marcondes and M.F.F.M. Ximenes. Zika virus in Brazil andthe danger of  infestation by Aedes (Stegomyia)mosquitos(http://dx.doi.org/10.1590/0037­8682­0220­2015). Journal of the Brazilian Societyfor Tropical Medicine. Published online December 22, 2015. doi:10.1590/0037­8682­0220­2015.

© Society for Science and the Public1719 N Street, NW, Washington, DC 20036­2801202­785­2255Contact UsLegal(http://www.societyforscience.org/legal)/Privacy Policy