Arxiu de la categoria: MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA

Infografía: Microorganismos del suelo

El suelo es más que un puñado de tierra, es un ecosistema vivo. Está formado por partículas sólidas, restos orgánicos, agua, gases y microorganismos. ¿Qué sabemos sobre estos organismos? En esta sencilla infografía presentamos algunos datos muy interesantes sobre ellos.

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Microorganismos del suelo: en cifras. (Infografía de: All you need is Biology)

Microbiología básica (I): el mundo invisible

El 7 de Septiembre de 1674, Anton van Leeuwenhoek afirmó haber observado unos minúsculos animálculos en una gota de agua. ¿A qué se refería con el concepto de animálculos? En muchos de nuestros artículos hacemos referencia a estos organismos. Sigue leyendo e inicia tu viaje en el fascinante mundo invisible. 

UN MUNDO MICROSCÓPICO

“Los animálculos son animales imperceptibles a simple vista y abundaban de tal manera que el agua parecía estar viva”. De una simple muestra de agua, Anton Leeuwenhoek concluyó que en el mundo había organismos vivos diminutos imposibles de observar a simple vista. Con la ayuda de un rudimentario pero eficiente microscopio, describió los primeros microorganismos (con permiso de Robert Hooke, el primero en describir estructuras microscópicas de ciertos hongos).

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Dibujos de Leeuwenhoek sobre lo que definió como animálculos. (Foto: Miguel Vicente, Madrimasd).

El concepto de microorganismo hace referencia a un grupo heterogéneo de organismos que sólo se pueden visualizar con la ayuda de microscopios, ya que presentan tamaños inferiores a los límites de visión de los humanos (aproximadamente 0,1 mm). Pueden ser procariotas (bacterias), eucariotas (protozoos, algas, hongos…) e incluso entidades biológicas acelulares, como seria el caso de los virus. Estos organismos se miden mediante submúltiplos del metro, más concretamente en micrómetros (μm, milésima parte de un milímetro)  y nanómetros (nm, millonésima de milímetro).

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Tabla de los submúltiplos del metro (Foto: Parque Ciencia).

Este tamaño tan pequeño tiene sus ventajas: una relación superficie/volumen elevada. Este factor tiene un importante efecto biológico. Por ejemplo, las células más pequeñas tienden a crecer y multiplicarse más rápido debido a un rápido intercambio de nutrientes. Por otro lado, ser de tamaño reducido favorece una evolución más rápida, es decir, al multiplicarse más rápido la frecuencia de las mutaciones aumenta significativamente ( recuerde que las mutaciones son la materia prima de la evolución). Además, los microorganismos se adaptan más rápidamente a las condiciones ambientales del medio.

Analicemos pues, los diferentes tamaños que podemos encontrar en este gran grupo de los microorganismos. En la imagen inferior podemos observar una comparativa sencilla entre los diferentes microorganismos y células.

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Escala de tamaño de diferentes microorganismos y células. (Foto: Isabel Etayo).

BACTERIAS

Este grupo de procariotas se caracteriza por presentar un tamaño que comprende entre los 0,2 μm y más de 700 μm. Hay que destacar que este grupo presenta morfologías muy variadas y, por tanto, algunos se miden por el  diámetro (bacterias esféricas o cocos) o por el grosor y la altura (bacterias alargadas o bacilos). El tamaño de un procariota de tipo medio es entre 0,5 μm y 4 μm. La bacteria Escherichia coli, modelo de estudio, suele ser de aproximadamente 2 μm x 1 μm. En un espacio pequeño, como el diámetro del punto que hay al final de esta frase cabrían unas 500 E.coli.

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Esquema comparativo del tamaño diferentes bacterias. (Foto: Universidad de Granada).

La bacteria más grande conocida hasta el momento es Thiomargarita namibiensis. Esta procariota fue encontrada en Namibia en 1999. Su tamaño es de 750 μm de diámetro (0,75 mm), de modo que son casi visibles a simple vista. Generalmente estos microorganismos presentan un tamaño tan grande como mecanismo de almacenamiento de algún nutriente, en este caso azufre. Otro gran ejemplo es el de Epulopiscium fishelsoni con un tamaño de 600 μm. En la parte derecha de la imagen inferior podemos observar la comparativa de este último con E.coli.

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A. Imagen de Thiomargarita namibiensis, de unos 750 micrómetros. B. Comparación entre Epulopiscium fishelsoni y E.coli. (Fotos: Science Policy)

Podría deducirse que tener un tamaño microscópico es todo ventajas, pero es obvio que debe existir un límite inferior. Tamaños inferiores a 0.15 μm serían casi imposibles en una bacteria. Mycoplasma pneumoniae es la bacteria más pequeña, con un diámetro de 0,2μm. Esta es una bacteria sin pared celular que puede adquirir muchas formas diferentes. Siguiendo el ejemplo del punto final, en su diámetro de 1 mm cabrían 5000 bacterias de tamaño de  Mycoplasma pneumoniae.

VIRUS

En general, los virus presentan tamaños mucho menores que las bacterias. Suelen tener tamaños comprendidos entre los 20 y los 300 nm. Por tanto los virus pueden ser hasta cien veces más pequeños que una bacteria de tipo medio.

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Comparación de los tamaños de diferentes virus y E.coli. (Foto: Diversidad microbiana)

El virus más grande conocido es Mimivirus. Este presenta un diámetro de 600 nm, es decir, 0,6 μm (más grande que  Mycoplasma pneumoniae). En la imagen inferior, podemos observar la comparación entre el tamaño de estos virus gigantes y  Rickettsia conorii (bacteria que provoca la fiebre botonosa mediterránea en humanos).

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Comparación entre el tamaño de Mimivirus y Rickettsia conorii. (Foto: Bytes Size Biology)

El virus de la Polio es uno de los virus más pequeños que se conocen, con un tamaño de 20 nm (osea, 0.02 μm). Si pudieramos observar cuantos virus de la polio cabrían en el punto del final de la frase, encontraríamos unas 50.000 partículas víricas de polio.

EUCARIOTAS MICROSCÓPICOS

En los protozoos, el tamaño sigue siendo muy variado. El tamaño medio suele ser de 250 μm de longitud. Aún así, podemos encontrar protozoos pequeños como bacterias (entre 2 y 3 μm, como por ejemplo la Leishmania o Babesia) o grandes protozoos visibles a simple vista (de 16 mm en el caso de Porospora gigantea). En el caso de Leishmania podemos observar como cerca de un centenar de organismos (flecha fina) pueden vivir en el interior de un macrófago de unos 30 μm (flecha negra gruesa).

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Amastigotas de Leishmania en el interior de un macrófago (flecha negra). La barra representa unos 20 micrómetros. (Foto: Thatawan Pothirat).

En el caso de los hongos micróscopicos, como las levaduras, comprenden tamaños entre 6 y 20 μm. La levadura más conocida es Saccharomyces cerevisiae con un tamaño de oscila entre los 6 y 12 μm dependiendo de su fase de maduración. En la imagen inferior podemos ver un ejemplo muy claro.

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Tamaño de las células de Saccharomyces cerevisiae. (Foto: Easy notes).

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“Ninguna vista ha alcanzado mi ojo más placentera que esta de tantas criaturas vivas dentro de una pequeña gota de agua”. Anton Leeuwenhoek, en 1974, descubrió un increíble y fascinante mundo invisible. 

REFERENCIAS

  • Brock, Biología de los microorganismos. Editorial Pearson.
  • Ignacio López-Goñi. Virus y Pandemias. Editorial Naukas.
  • Foto de portada: Escuela y ciencia.

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El hongo exterminador de anfibios

En los últimos años, las poblaciones de anfibios de todo el mundo han sufrido un importante declive, hasta el punto que muchas de ellas desaparecen por completo. Muchos investigadores apuntan a que la pérdida de estas poblaciones se debe a diversos factores: el cambio climático, pérdida de hábitat y la presencia de un hongo parásito. En este articulo daremos a conocer el parásito bautizado como hongo asesino

EL HONGO

Batrachochytrium dendrobatidis  es el nombre científico que recibe este hongo. Pertenece a la clase Chytridiomycetes, que agrupa a hongos parásitos de plantas e invertebrados. Sin embargo, este es el único de esta clase que afecta a organismos vertebrados. Está relacionado con la desaparición de más de 200 especies de anfibios, entre ellas el Sapo Dorado de Costa Rica.

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Una de las últimas imágenes que se tienen del Sapo Dorado (Incilius periglenes). (Foto: Richard K.)

Presenta un ciclo vital que consta de dos fases: una inmóvil (esporangio) y una móvil (mediante zoosporas). En la imagen inferior podemos ver un esquema de la estructura de este tipo de hongos. El esporangio tiene unas prolongaciones finas conocidas como rizoides o micelio rizoidal que le permite anclarse en las capa internas de la piel. La zoospora emerge del esporangio cuando esta madura y presenta un flagelo simple apical.

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Esquema de la estructura del hongo Bd. (Foto: trilobite glassworks).

Al ser un parásito necesita de un hospedador que le proporcione los nutrientes. En este caso, el hongo se alimenta de la queratina de la piel de los anfibios. Las zoosporas llegan a la piel del hospedador por el agua y se enquistan en las zonas con mayor cantidad de queratina. Pierden el flagelo y se transforman en un esporangio. Estos desarrollan el micelio y de nuevo producen las zoosporas que emergen hacia el agua. En el caso que no haya hospedadores alrededor, el parásito se convierte en saprofito (se alimenta de materia orgánica en descomposición)  a la espera de la llegada de algún anfibio.

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Ciclo vital de B. dendrobatidis. (Foto: Roseblum)

Pero, ¿Por qué este proceso resulta en una enfermedad para los anfibios?

LA QUITRIDIOMICOSIS

En los anfibios, la piel es uno de los órganos más importantes. Se encarga de funciones como la hidratación, la osmoregulación, la termoregulación y la respiración (por ejemplo, los lisanfibios respiran únicamente por la piel. Descúbrelos en este articulo). Al alimentarse de la queratina de la piel, destruyen las capas superiores y se expanden por toda la superficie del organismo impidiendo que este órgano realice el intercambio iónico. Los ejemplares mueren por un paro cardíaco.

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Imagen de microscopía de la piel de un anfibio afectado por quitridiomicosis. Las flechas señalan los esporangios. (Foto: Che Weldon)

Los esporangios se acoplan a las zonas queratinizadas de la piel, de las cuales obtienen sus nutrientes. Aproximadamente entre los 4 y 6 días posteriores a la infección, se comienzan a desarrollar las zoosporas (esferas negras en el interior de los esporangios de la imagen superior). Cuando estas esporas han madurado, se liberan a través de un tubo de descarga que inicialmente esta cerrado. El tapón (imagen inferior) se disuelve poco antes de la liberación de las zoosporas.

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Imagen de escáner electrónico de la superficie de la piel de una rana. Las papilas del esporangio están señalas con un triangulo. La flecha negra indica un esporangio con el tapón disuelto. (Foto: Berger).

Esta enfermedad afecta solo a ejemplares adultos. Aún así, los renacuajos son reservorios de la enfermedad, es decir, pueden infectarse pero no desarrollan los síntomas. El hongo  infecta zonas queratinizadas del renacuajo (normalmente las zonas de la boca) y a medida que se realiza la metamorfosis, el hongo se expande hacia otras zonas.

EXPANSIÓN GEOGRÁFICA: ESPAÑA

El hongo es característico de poblaciones sudafricanas de Xenopus laevis (Sapo africano de uñas, utilizado en investigación), pero se expandió por todo el mundo mediante el tráfico de ejemplares infectados. La situación es tan grave que la Organización mundial de Sanidad Animal (OiE) ha catalogado la quitridiomicosis como una enfermedad de declaración obligatoria. Además B. dendrobatidis esta incluida en la lista de las 100 especies exóticas más invasoras por la IUCN (si quieres saber que son las especies invasoras, consulta el siguiente articulo).

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Regiones donde se han confirmado casos positivos de quitridiomicosis. (Foto: Bd-maps).

España fue el primer país europeo en sufrir un brote de quitridiomicosis, concretamente en el Parque Natural de Peñalara en Madrid. El sapo partero común (Alytes obstetricans) fue el más afectado. También se han dado casos en otras regiones españolas, como por ejemplo en las Islas Baleares. Actualmente, hay muchas investigaciones en marcha para solucionar este problema, como por ejemplo del Proyecto Cero de la Fundación general CSIC.

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Especies de anfibios positivos para la quitridiomicosis en España (Foto: Bd-maps)

EL CASO DEL SAPO PARTERO BALEAR

El sapo partero balear o ferreret (Alytes muletensis) es endémico de las Islas Baleares. Está clasificado como especie vulnerable por la IUCN (en este articulo hablamos sobre esta organización y su lista roja de especies). Vive en pozas y barrancos de díficil acceso de la Sierra de Tramuntana (Mallorca). Los ejemplares pueden llegar a medir unos 4 cm y son de hábitos nocturnos. Generalmente, esta especie estaba amenazada por la destrucción de su hábitat o la depredación, pero la última amenaza a la que se enfrentan es la quitridiomicosis.

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Sapo partero balear o ferreret (Foto: Guillem Gutiérrez).

Los investigadores observaron que ciertas poblaciones experimentaban una disminución significativa en el número de ejemplares y, estos, aparecían muertos sin razón aparente. Los estudios revelaron que estas muertes se debían a la presencia del hongo parásito B.dendrobatidis. La población que presentó más problemas era la que se encontraba en la zona conocida como Torrent dels Ferrets (en 2004 se confirmó el primer caso de quitridiomicosis).

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Evolución de la población de Alytes muletensis en el Torrent dels Ferrerets. Se han registrado muertes por Bd des de el año 2004 (Foto: Joan Mayol)

 

Las investigaciones para acabar con este hongo parásito exterminador han dado sus frutos. A finales del 2015, investigadores de las Islas Baleares confirmaron el primer tratamiento exitoso contra la quitridiomicosis. Realizaron una desinfección en el medio natural (para eliminar cualquier presencia de zoospora) y la combinaron con un tratamiento antifúngico a los renacuajos. Consiguieron eliminar por completo la presencia del parásito y salvar así la población. Aún así, los esfuerzos para terminar con este hongo no deben cesar.

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La quitridiomicosis sigue siendo un problema grave para las poblaciones mundiales de anfibios, aún así hay esperanza. 

REFERENCIAS

  • Organización mundial de la sanidad animal (OiE)
  • Fundación General CSIC: Lucha sin cuartel contra la quitridiomicosis, de  Jaime Bosch.
  • 100 de las especies invasoras más dañinas del mundo, ISSG. PDF
  • El ferreret, del descubrimiento a la conservación, de Joan Mayol y Joan Oliver.
  • Imagen de portada: Vance Vredenburg

 

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¿Son las epidemias otro efecto del cambio climático?

Sabemos que muchas enfermedades infecciosas dependen de factores climáticos como la temperatura, ¿Podría, entonces, el cambio climático provocar un aumento de los brotes epidémicos? ¡Sigue leyendo para descubrirlo!

LA SALUD Y EL CAMBIO CLIMÁTICO

Según algunas encuestas realizadas por el Pew Research center, un 54% de los encuestados consideran que el cambio climático es un problema grave y entre sus mayores preocupaciones se encuentran la sequía, las lluvias intensas y el calor (Si te interesa conocer más datos sobre esta encuesta, puedes encontrarlos en el siguiente artículo o en esta  infografía con datos de España).

Estos cambios tienen un efecto negativo en la salud humana, tanto que la Organización Mundial de la Salud (OMS) prevé que entre el 2030 y 2050 el cambio climático causará unas 250.000 defunciones adicionales al año. Los efectos pueden ser muy variados: muertes por olas de calor, inundaciones, incremento de enfermedades respiratorias, estrés, etc. Uno de los efectos importantes para la salud es el aumento en la transmisión de enfermedades infecciosas.

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Infografía sobre los impactos del cambio climático en la salud. (Foto: CDC)

Las enfermedades infecciosas están muy relacionadas con las características del ambiente (como por ejemplo la temperatura y la humedad). En ciertos casos, estas enfermedades son transmitidas por vectores (artrópodos, garrapatas, caracoles, roedores, murciélagos…) que con un aumento de la temperatura verán modificada su distribución geográfica, estacionalidad y tamaño poblacional. Un ejemplo muy claro es la presencia del mosquito Aedes albopictus, más conocido como mosquito tigre,  en España.

Por otro lado, los cambios del uso del suelo, masificación de ciudades, mala higiene y otros factores socioeconómicos también tienen un gran efecto en la transmisión de ciertas enfermedades. Por ejemplo, la deforestación y la escasa higiene de la población aumenta los lugares de cría de los mosquitos, produciendo así un aumento en la probabilidad de transmisión de la malaria.

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Impactos de la actividad humana que afectan a la transmisión de enfermedades. (Imagen: OMS)

ENFERMEDADES VECTORIALES

Como habíamos mencionado, las enfermedades vectoriales son aquellas que se transmiten a través de un vector animal (ya sea un mosquito, un roedor, garrapata, caracol, murciélago…). Estas enfermedades pueden ser zoonóticas (de un animal a los humanos, como el caso de la rabia) o antroponóticas (entre humanos, como el caso de la malaria o el dengue), pero siempre interviene en su transmisión un vector. Si te apetece conocer como afecta el cambio climático a los insectos vectores, no te puedes perder este articulo de Irene Lobato.

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Diferentes tipos de enfermedades vectoriales (Foto: OMS)

Hay muchas enfermedades vectoriales que conviene vigilar en los próximos años, como por ejemplo la malaria, el chikungunya, la fiebre botonosa, etc. Analizaremos las dos enfermedades infecciosas más conocidas.

MALARIA

Esta enfermedad está causada por parásitos del género Plasmodium que se transmiten por la picadura de mosquitos del género Anopheles. Hay cuatro tipos diferentes de malaria o paludismo humano, pero el más mortífero es el causado por la especie Plasmodium falciparum.

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Plasmodium falciparum (fase gametocito). (Foto: CDC)

La OMS calcula que en el año 2013 se contagiaron 198 millones de personas, 584.000 de las cuales murieron. Se prevé que estas cifras aumenten debido al cambio climático. El aumento de temperatura propicia un aumento en el periodo infectivo del mosquito y la modificación de la distribución geográfica de los vectores. Posiblemente en los próximos años, si la tendencia no cambia, habrá un aumento en la propagación de la enfermedad en zonas endémicas actuales y posiblemente reemergerá en otras zonas (zonas rojas en el mapa).

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Estimación de la expansión de la malaria en 2050 (Foto: Randolph Rogers)

En España, se erradicó en 1964 el paludismo autóctono. Los casos de malaria que se dan actualmente son casos importados desde países con paludismo autóctono. Aún así, cabe destacar que la situación geográfica de nuestro país, el aumento de las temperaturas, la posible  presencia de un vector competente y la presencia de parásito importado, aumentan significativamente la probabilidad de transmisión de la enfermedad.

DENGUE

Esta es una enfermedad vírica (provocada por infección de virus del género Flavivirus) que se transmite por la picadura de mosquitos del género Aedes (entre los que se encuentra el mosquito tigre). El dengue es una enfermedad muy extendida en países del trópico, aunque esta sufriendo grandes modificaciones geográficas debido a cambios en la temperatura, precipitaciones y una masificación demográfica de las ciudades.

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Esquema de la estructura del virus Dengue (Foto: César Cabezas)

Antes de 1970, sólo nueve países habían sufrido episodios epidémicos de dengue grave. En las últimas décadas, los casos  han aumentado enormemente. Según las estimaciones de la OMS, se producen unos 390 millones de infecciones cada año de los cuales un 23 % se manifiestan clínicamente .

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Previsión de la expansión del Dengue en Europa durante el siglo XXI, expresado en nº de casos/100.000 habitantes. (Foto: Moha Bouzid)

Como en el caso del paludismo, las variaciones climáticas actuales modifican la distribución geográfica del vector. Como podemos observar en el mapa anterior, las predicciones para este siglo, si las condiciones no cambian, son de un aumento significativo de casos de dengue en el norte de Europa (zonas más claras son posibles lugares de infección). Como vemos en el caso de España, la zona mediterránea seria la región que más casos de dengue presentaría.

ENFERMEDADES TRANSMITIDAS POR EL AGUA

El cambio climático también afecta al ciclo del agua. Las noticias sobre catástrofes climáticas (inundaciones, fuertes sequías, lluvias torrenciales, huracanes…) no dejan de aparecer en los medios de comunicación. Estas variaciones climáticas afectan a aquellas enfermedades que se transmiten por el agua, ya sea por contaminación de los caudales, por las migraciones humanas hacia zonas más seguras y por la poca higiene que hay en ciertos lugares de ciudades masificadas.

Las enfermedades más conocidas asociadas a las inundaciones y sequías son las infecciones de Cryptosporidium o de Cólera. Analizaremos este último ejemplo.

CÓLERA

Vibrio cholerae es el bacilo causante de esta enfermedad. Es una infección diarreica que padecen cada año entre 1,4 y 4,3 millones de personas, 142.000 de las cuales acaban muriendo. La transmisión de este bacilo está estrechamente ligada a una mala gestión ambiental. Las fuertes lluvias o inundaciones pueden provocar la contaminación de aguas y  la sequía extrema aumenta la carga bacteriana de los caudales existentes.

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Microfotografía de Vibrio cholerae con microscopía electrónica (Foto: Louisa Howard).

Durante el siglo XIX, el cólera se propagó por el mundo desde Ganges (India). La última epidemia de cólera empezó, como podemos ver en el mapa, en el Sur de Asia en 1961. Actualmente el cólera se ha distribuido por todo el mundo debido sobretodo a las migraciones humanas (portadores del bacilo), la aglomeración de gente en zonas suburbanas sin higiene y a los desastres climáticos acontecidos. La OMS estima que en 2030 habrá un 10% más de casos debido al cambio climático.

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Evolución de la última epidemia de cólera (1961-2004). (Foto: IPCC)

Tal vez no sea del todo posible cuantificar en qué medida el cambio climático puede afectar a la transmisión de estas enfermedades puesto que éstas dependen de muchos otros factores (dinámica demográfica, inmunización, etc). Cabe destacar, pues, que las previsiones expuestas en  este artículo son conjeturas obtenidas a partir de datos actuales. Eso quiere decir, que si los mecanismos para la reducción del cambio climático global funcionan y las condiciones ambientales mejoran, estos datos ya no tendrían ningún valor estadístico.

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¡Recordad que la mejor cura es la prevención! Cuida el medio ambiente: la Tierra es tu hogar. 

REFERENCIAS

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Guerra biológica: las armas silenciosas

En los últimos años, las afirmaciones de una posible utilización de armas biológicas han creado terror y pánico entre las mayores naciones. ¿Qué són las armas biológicas? ¿Que organismos se utilizan para crearlas? ¿Existe la posibilidad de un ataque bioterrosista? En este artículo damos respuesta a esta y más preguntas. 

INTRODUCCIÓN 

La guerra biológica es la utilización de microorganismos y substancias derivadas de estos con fines bélicos, es decir, la utilización de organismos vivos para crear pánico, terror y muerte en una situación de guerra. Si estos organismos son utilizados de forma criminal y  clandestina contra la población se considera un acto bioterrorista. Las armas biológicas son consideradas armas de destrucción masiva. Son armas difíciles de controlar y silenciosas, ya que el tiempo para detectar un ataque biológico puede ser muy largo debido a los períodos de incubación de las enfermedades.

A lo largo de la historia, las armas biológicas se han utilizado en tiempos de guerra. Los mongoles lanzaban los cadáveres infectados por la peste contra los muros de las ciudades sitiadas de sus enemigos; en la guerra de Paraguay en 1867, los soldados tiraban cadáveres afectados por cólera a los pozos de agua para contagiar a sus enemigos y diezmar sus tropas. En el siglo XX, con el crecimiento en el estudio de la bacteriología, muchos países empezaron a investigar para la creación de armas biológicas, ejemplo de ello son las famosas instalaciones de Fort Detrick en Estados Unidos y Biopreparat en Rusia. En 1972 en la Convención para la prohibición del desarrollo, producción y distribución de armas bacteriológicas i de toxinas, se llegó a un acuerdo de no producir armas biológicas para uso bélico. Aún así, en el año 2001, varios civiles de Estados Unidos sufrieron un ataque bioterrorista con anthrax. El resultado fue de cinco víctimas mortales y un aumento del pánico hacia este tipo de actos y armas.

Existen muchos tipos de armas biológicas en función de su objetivo (personas, animales o plantas) y del componente biológico que las compone (bacteria, virus, toxinas). En este artículo  analizaremos las armas contra los humanos según su componente biológico. En la siguiente tabla aparecen algunos ejemplos de organismos y toxinas sospechosos para la producción de estas armas, aunque la ONU reconoce hasta 31 posibles organismos. Cabe destacar que la lista podría aumentar si se incluyen organismos modificados genéticamente.

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Ejemplos de agentes biológicos utilizados para la producción de armas biológicas. Autor: Duraipandian Thavaselvam.

ARMAS BACTERIOLÓGICAS

Este tipo de armas estan compuestas por bacterias o sus esporas (forma de resistencia). La mayoría de estos organismos se encuentran fácilmente en la naturaleza y algunos de ellos son modificados para que sus características sean mejores: mayor capacidad de infección, mayor resistencia a las condiciones del medio, etc.

El organismo que más temor ha suscitado ha sido Bacillus anthracis, conocido popularmente como anthrax o carbunco. Esta bacteria bacilar forma esporas resistentes que pueden mantenerse infecciosas en el ambiente durante años. Puede infectar a través de tres vías: heridas en la piel, mediante la ingestión de las esporas o por la respiración de las mismas. Este último es el caso más peligroso y el más utilizado en guerra biológica. Aún así, esta bacteria no puede transmitirse entre personas, por lo cual se utilizaría en caso de tener un objetivo determinado.

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Microfotografía de Bacillus anthracis, el círculo señala las endoesporas. (Foto pública de la CDC)

Una buena arma biológica seria aquella que se pudiera diseminar por el aire y contagiarse persona a persona. Estas características las cumple la bacteria Yersinia pestis. Es la responsable de la conocida como Peste negra que se cobró en el siglo XIV más de 50 millones de víctimas mortales. Existen tres tipos de peste: bubónica (la más común y transmitida por la picadura de una pulga), la septicémica y la pneumónica (la más virulenta y la más interesante en cuanto a su utilización como arma biológica). Actualmente Yersinia pestis está controlada mediante antibióticos, pero en el laboratorio se creó una cepa resistente mediante modificación genética. Este hecho implicaría que la medicina actual no serviría para neutralizarla.

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Microfotografía electrónica de barrido (SEM) de Yersinia pestis (Foto pública de la CDC)

Bacterias del género Brucella (Causantes de la brucelosis humana),  Francisella tularensis (causante de tularemia), vibrio chloreae (causante de la enfermedad de cólera) y otros microorganismos son considerados posibles armas bacteriológicas. Estos últimos estan clasificados en categorías de peligrosidad inferiores debido a factores como la inmunización previa de la población. Cabe destacar que algunos expertos afirman que hay muchas posibles bacterias, que modificadas genéticamente, podrían convertirse en grandes armas biológicas.

ARMAS VÍRICAS

Los virus son partículas infecciosas que solo pueden multiplicarse en el interior de otras células. Así pues tienen diversos mecanismos específicos para entrar e infectar una célula y replicarse en su interior. Estas características les hacen el arma biológica perfecta. Muchos de ellos son patógenos naturales del hombre. Necesitan pequeñas dosis infectivas para producir la enfermedad y se pueden contagiar de diferentes formas de persona a persona.

El virus más conocido utilizado como posible arma biológica es el de la Viruela. Los humanos son los únicos portadores naturales de este virus. Este es muy contagioso y tiene una gran virulencia (capacidad de infección). Actualmente se considera erradicado, pero se conservaron dos muestras en laboratorios de Estados Unidos y Rusia. Teóricamente debían eliminarse a finales del 1993, pero nadie aseguró que esto hubiera sucedido. Como arma biológica, el virus de la viruela sería muy peligrosa, ya que actualmente gran parte la población no esta inmunizada y su propagación  podría generar una nueva pandemia.

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Microfotografía con microscopio electrónico del virus de la viruela (Foto pública de la CDC)

Otro virus muy importante en los últimos años es el virus del Ébola. Este produce fiebres hemorrágicas con una alta tasa de mortalidad. Su diagnóstico es difícil y se conoce poco sobre su ciclo. Estas características hacen que este virus sea un candidato perfecto como arma biológica. Aún así, cabe destacar que se trata de un virus frágil que se destruye a las pocas horas de encontrarse en el medio. Presenta una gran dificultad de dispersión ya que no se transmite por el aire. No existe cura, pero se puede tratar en fases iniciales mediante un suero con anticuerpos contra el virus. Otros virus productores de fiebres hemorrágicas como el Marbugo, virus de la familia Araviridae y otros, también son considerados posibles armas biológicas.

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Microfotografía con microscopio electrónico del virus del ébola (Foto pública de la CDC)

 

TOXINAS

Hay una gran cantidad de toxinas que podrian ser utilizadas como arma biológica. Presentan altas tasas de mortalidad, son muy tóxicas y son de fácil producción, como seria el caso de la toxina butolínia de Clostridium butolinum. Estas toxinas producen el botulismo. Otra toxina interesante es la ricina ( extraída del arbusto Ricinus communis) que ya ha sido utilizada como arma biológica, no tiene antídoto y según la CDC es uno de los venenos más potentes que se conocen.

Mediante la modificación genética se ha conseguido que bacterias no capaces de sintetizar estas toxinas, como Escherichia coli, puedan producirlas. Así pues, cada vez es más fácil producir grandes catidades de toxinas.

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¡OJO, que no cunda el pánico! Las naciones actuales tienen extensos programas de biodefensa y prevención. La investigación y conocimiento de estos microorganismos es la solución a un posible ataque biológico. 

REFERENCIAS

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Parásitos zombis: una realidad de ciencia ficción

Estamos acostumbrados a ver en películas de terror, seres extraños que tienen la capacidad de controlar la mente y la voluntad de sus víctimas. Pero, ¿que tienen de reales esos seres? Existen un tipo de parásitos y parasitoides con esa capacidad. En esta entrada hablaremos sobre algunos ejemplos de estos parásitos zombis. 

INTRODUCCIÓN

El parasitismo es considerado una forma de depredación donde una de las especies implicadas (el parásito) extrae un beneficio a expensas de la otra (el hospedador). Esta relación es obligatoria, ya que los parásitos han perdido la capacidad de producir ciertas moléculas que deben obtener a costa del hospedador. Un ejemplo muy interesante es el de los parásitos zombis, que no solo acaban con la vida de su hospedador, sino que son capaces de modificar su conducta para llegar a dicho fin.

Este tipo de parásitos se pueden encontrar clasificados en diferentes grupos (protozoos, hongos, nematodos, artrópodos…). Todos tienen en común la capacidad de modificar los comportamientos y fisiología de los hospedadores para asegurar su propia reproducción. Hay diferentes mecanismos para realizar ese objetivo: inducir el suicidio del hospedador o modificar su conducta en contra de su voluntad.

ALTERACIÓN DE LA CONDUCTA

 Un ejemplo muy interesante de parásito que utiliza este mecanismo son las avispas del género Glyptapanteles sp.  Las hembras infectan a lepidópteros de la especie Thyrinteina leucocerae en su fase larval. Las larvas se transforman en orugas que crecen y se alimentan de forma normal. En las últimas etapas de desarrollo de la oruga, se liberan de su interior las pupas de la avispa (estadio de la metamorfosis entre las larvas y el adulto) que se posan justo al lado de la oruga. En ese momento, se libera una substancia endocrina que induce al hospedador a quedarse junto a las pupas para protegerlas, impidiendo cualquier movimiento voluntario por parte del lepidóptero. Este último deja de alimentarse y muere de hambre justo después de la metamorfosis de la pupa a avispa adulta.

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Oruga de Thyrinteina leucocerae protegiendo un grupo de pupas de Glyptapanteles sp. (Foto: José Lino-Neto)

Otro ejemplo de avispa parasitoide muy interesante, es el caso de la especie Hymenoepimecis argyraphaga que infecta a Plesiometa argyra (una especie de araña costarriqueña). En este caso, la hembra pega al abdomen de la araña su huevo. Cuando este eclosiona, las larvas hematófagas (que se alimentan de sangre) inyectan una substancia química que induce al hospedador a crear una telaraña capaz de soportar el peso del capullo, en lugar de una telaraña destinada a atrapar insectos. A continuación, la larva se alimenta del hospedador hasta que este muere.

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Diferencias entre una telaraña normal de Plesiometa argyra y una telaraña modificada. Imagen modificada de William G. Eberhard (Nature, 2000).

Los casos anteriores muestran parasitoides que acaban finalmente con la vida de su hospedador, pero existen casos donde una vez el parasitoide se libera del hospedador este puede continuar con su vida. Este es el caso de la infección de la mariquita Coccinella septempunctata por parte de una avispa de la especie Dinocampus coccinellae. La hembra de la avispa inyecta los huevos en el abdomen de la mariquita que las incuba en su interior. Cuando las larvas se han desarrollado (sin tocar ningún órgano vital de la mariquita), se liberan y forman un capullo que la mariquita protegerá. Si el hospedador consigue sobrevivir durante siete días, cuando las larvas se conviertan en adultos la mariquita se recuperará y podrá continuar con su ciclo vital.

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Coccinella septempunctata protegiendo el capullo de la avispa Dinocampus coccinellae. (Foto:Gilles San Martín)

INDUCCIÓN AL SUICIDIO

Myrmeconema neotropicum es un nematodo que infecta hormigas tropicales de la especie Cephalotes atratus. Estas hormigas son completamente negras, pero al estar infectadas con el parásito, su abdomen se vuelve de color rojizo. Este cambio cromático permite a la hormiga mimetizarse con los frutos de ciertos árboles. Así pues, el objetivo del parásito es que el hospedador sea reconocido por pájaros frugívoros y se lo coman. Los pájaros son los hospedadores intermediarios, ya que gracias a sus excrementos consiguen una mayor dispersión de sus huevos. Lo interesante de este parásito es que es capaz de modificar la conducta de la hormiga y obligarla a subir a lugares más despejados y desprotegidos para ser localizada por los depredadores.

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Diferencias entre el abdomen de una hormiga Cephalotes atratus normal y una infectada. (Foto: Steven Yanoviak)

Otra especie de nematodo, concretamente Spinochordodes tellinii, infecta a grillos de la especie Meconema Thalassinum (Orthoptera). Las larvas del parásito se encuentran en el agua y  son ingeridas por mosquitos (hospedador intermedio). Los mosquitos son ingeridos por los grillos y una vez en el intestino, el nematodo crece hasta triplicar el tamaño del insecto. Cuando el parasito es adulto, modifica el comportamiento del hospedador provocando que este se suicide en el agua. Así pues, el parásito queda libre en su medio para poder reproducirse.

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Grillo (Meconema thalassinum) infectado por el nematodo Spinochordodes tellinii. (Foto: Alastair Rae)

El gusano plano o platelminto Leucochloridium paradoxum infecta caracoles de la especie Succinea putris. Este último ingiere las larvas del parásito que se desarrolla dentro del sistema digestivo del hospedador para dar lugar a los esporocistos (una especie de sacos que contienen en su interior miles de larvas, conocidas como redias). Los esporocistos se dirigen hacia los tentáculos de los ojos del caracol donde provocan una inflamación muy exagerada que se parece a una oruga. También inducen un cambio en el comportamiento del caracol, alejándolo de zonas resguardadas y obligándoles a exponerse en lugares donde pueden ser vistos por los pájaros. El movimiento de los tentáculos llama la atención de las aves que se comen al caracol y esparcen mediante sus excrementos las cercarias (estadio siguiente a las redias) del parásito.

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Ciclo vital de Leucochloridium paradoxum de Ophiguris (2009). La segunda imagen muestra un parásito en el tentáculo del caracol (Succinea putris) imitando una oruga. (Foto de Dick Belgers)

En último lugar, pero no menos importante, destaca el hongo parásito Ophiocordyceps unilateralis que infecta hormigas tropicales de la especie (Camponotus leonardi). Las esporas del hongo llegan al interior del hospedador mediante la alimentación. Una vez en el sistema digestivo, se induce un cambio en el comportamiento de la hormiga, obligándola a subir a lugares altos donde se clava con las mandíbulas. Una vez allí, las esporas germinan atravesando el exoesqueleto de las hormigas para liberar sus estructuras reproductivas.

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Hormiga infectada por Ophiocordyceps sp. Véase las estructuras reproductivas del hongo saliendo del exosqueleto del hospedador. (Foto: Alex Wild)

Hoy en día, sin embargo, la información de los mecanismos utilizados por estos parásitos zombis sigue siendo objeto de muchas investigaciones. ¿Creéis que parecen seres sacados de una película? Pues no, no se trata de ciencia ficción sino de realidad.

REFERENCIAS

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