Arxiu de la categoria: MICROBIOLOGIA I PARASITOLOGIA

Microbiologia Bàsica (I): un món invisible

Anton van Leeuwenhoek va afirmar, el 7 de Setembre de 1674, haver observat uns animálculs en una petita gota d’aigua. A què es referia amb aquest concepte? En molts dels nostres articles n’hi farem referència. Així que, no ho dubtis, segueix llegint i descobreix aquest fascinant món invisible. 

EL MÓN MICROSCÒPIC

“Aquests animálculs són imperceptibles a simple vista i abunden de manera que l’aigua pareix estar viva”. Aquestes paraules foren les emprades per Anton van Leeuwenhoek per descriure el món microscòpic que acabava de descobrir. Amb un rudimentari microscopi va descriure els primers microorganismes procariotes. Cal destacar que Robert Hooke ja havia descrit algunes hifes microscòpiques.

o_Leeuwenhoek
Dibuixos de Leeuwenhoek sobre els seus animálculs. (Imatge: Miguel Vicente, Madrimasd).

El terme microorganisme fa referència a un grup d’organismes molt heterogeni que tenen en comú una mida tan petita que no es poden veure a simple vista (només amb instruments adients com els microscopis). Aquests poden ser procariotes (bacteris), eucariotes (protozous, algues, fongs…) i estructures biològiques acel·lulars com els virus. Aquests organismes es mesuren mitjançant submúltiples del metre, concretament el micròmetre (mil·lèssima part d’un mil·límetre) o el nanòmetre (milionèssima part d’un mil·límetre).

mc3baltiplos-delmetro
Taula dels submúltiples del metre (Imatge: Parque Ciencia).

Aquesta mida microscòpica té els seus avantatges gràcies a  l’elevada relació superfície/volum. Aquest factor té un important efecte en la biologia d’aquests organismes. Per exemple, les cèl·lules més petites tenen una major capacitat de divisió i creixen més ràpidament. Per altra banda, aquesta mida afavoreix a l’evolució més ràpida dels organismes, ja que la seva freqüència de mutació és més gran. També tenen una major capacitat d’adaptació al medi, ja que presenten un intercanvi de nutrients més ràpid que altres cèl·lules més grans.

En aquest article, analitzem les diferents mides dels organismes que podem trobar en aquest grup tan gran. A la imatge que es troba a continuació, trobem una comparativa senzilla i molt interessant.

tamaño
Escala de tamany de diferents microorganismes i cèl·lules. (Foto: Isabel Etayo).

BACTERIS

Aquest grup es caracteritza per presentar mides compreses entre els 0,2 i més de 700 μm. Cal recordar que els bacteris presenten morfologies molt variades i per tant, alguns es mesuren en funció del diàmetre i d’altres en funció de la longitud. La mida d’un procariota estàndard es d’entre 0,5 i 4 μm. Escherichia coli, model d’estudi, presenta una longitud de 2 μm, així doncs, en un espai tan petit com el punt  final d’aquesta oració, hi trobaríem unes 500 E.coli.

universidad_granada
Esquema comparatiu de la mida de diferents bacteris. (Imatge: Universidad de Granada).

El bacteri més gran conegut fins al moment és Thiomargarita namibiensis. Va ser descoberta l’any 1999 a Namíbia i presenta un diàmetre de 750 μm, fet que la fa visible a simple vista (ja que el límit de visió humana és de 0,1 mm). Generalment aquests microorganismes tenen mides tan grans com a mecanisme per l’acumulació de nutrients, en aquest cas sofre. Un altre exemple molt interessant és Epilopiscium fishelsoni amb una mida de 600 μm de longitud. A la part dreta de la imatge següent, podem veure la comparació entre una E.coli i Epulopiscium.

t-nami
A. Imatge de Thiomargarita namibiensis, aproximadament uns 750 micrómetres. B. Comparació entre Epulopiscium fishelsoni i E.coli. (Fotos: Science Policy)

Podríem creure que tenir una mida microscòpica només pot tenir avantatges, però òbviament ha d’existir un límit de mida (en el cas dels bacteris es tracta de 0,15 μm). Un dels bacteris més petits és Mycoplasma pneumoniae amb un diàmetre de 0,2μm. Si seguim amb l’exemple del pun final, en el seu diàmetre d’1 mm podríem trobar 5000 bacteris de la mida de Mycoplasma pneumoniae.

VIRUS

En general, aquestes formes acel·lulars presenten mides molt més petites que els bacteris i es mesuren en nanòmetres. Solen tenir una mida entre els 20 i 300 nm. Per tant, els virus són gairebé 100 vegades més petits que E.coli, per exemple.

fig1
Comparació de les mides de diferents virus i E.coli. (Imatge: Diversidad microbiana)

El virus més gran que es coneix pertany a la família dels Mimivirus. Aquests presenten de mitjana un diàmetre de 600 nm, és a dir, 0,6 μm (són més grans que els bacteris més petites). A la imatge inferior, podem observar una comparativa entre la grandària d’un Mimivirus i Rickettsia conorii (bacteri que provoca la febre botonosa del mediterrani als humans).

mimi-conorii
Comparació entre Mimivirus i Rickettsia conorii. (Imatge: Bytes Size Biology)

Alguns virus, com el de la Polio, tenen una mida molt petita (uns 20 nm). Si poguéssim observar la quantitat de partícules víriques (0,02 micròmetres)  hi ha al punt final (1 mm de diàmetre), trobaríem unes 50000 partÍcules.

EUCARIOTES MICROSCÒPICS

En els organismes microscòpics eucariòtics la mida és molt variable. La mitjana de dimensió dels protozous, per exemple, és de 250  μm. Tot i això, podem trobar protozous molt petits  (entre 2 i 3  μm, com Leishmania o Babesia) o grans i en certs casos, visibles a simple vista (com per exemple, Porospora gigantea). Les formes més petites de Leishmania poden viure en centenars dins un macròfag de 30 μm de diàmetre (Imatge inferior).

preview
Amastigotas de Leishmania a l’interior d’un macròfag (fletxa negra). La barra representa uns 20 micròmetres. (Imatge: Thatawan Pothirat).

En el cas dels fongs microscòpics, com els llevats, les mides oscil·len entre 6 i 20  μm. El llevat més conegut, Saccharomyces cerevisiae, presenta un diàmetre d’entre 6 i 12  μm en funció del seu estat de maduració.

_2a858f0f_1360aa12e70__8000_00000000
Mida de las cèl·lules de Saccharomyces cerevisiae. (Imatge: Easy notes).

 

·

“Cap vista més plaent han conegut els meus ulls, que aquesta de tantes criatures vives dins una petita gota d’aigua”. Anton van Leeuwenhoek va descobrir l’any 1674 un increïble i fascinant món invisible.

REFERÈNCIES

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

Maribel-català

El fong assassí d’amfibis

En els darrers anys, les poblacions mundials d’amfibis han experimentat un descens molt important, algunes d’elles han desaparegut completament. Els investigadors apunten que la causa més probable d’aquestes pèrdues es degui a tres factors concrets: el canvi climàtic, la pèrdua del seu hàbitat i la presència d’un fong paràsit. En aquest article, parlarem sobre el conegut com a fong assassí.

EL FONG

Es coneix científicament com Batrachochytrium dendrobatidis. Pertany a la classe Chytridiomycetes, la qual agrupa fongs paràsits de plantes i invertebrats. No obstant això, el fong que tractem aquí, és l’únic capaç d’infectar vertebrats. Està relacionat amb la extinció de més de 200 espècies d’amfibis, entre elles el Gripau Dorat de Costa Rica.

incilius_periglenes
Una de les darreres imatges del gripau dorat de Costa Rica. (Imatge: Richard K.)

Aquest fong presenta un cicle vital que consta de dues fases: una immòbil (que correspon a l’esporangi i una mòbil (mitjançant zoòspores). A la imatge inferior podem observar un esquema de l’estructura característica d’aquest tipus de fong. L’esporangi té unes prolongacions fines anomenades rizoides o miceli rizoïdal que els permet subjectar-se a les capes internes de la pell. La zoòspora emergeix de l’esporangi quan ha madurat i presenta un flagel simple apical.

chytrid_fungus__batrachochytrium_dendrobatidis_by_trilobiteglassworks-d6s4ojn
Esquema de l’estructura de les dues fases vitals del fong Batrachocytrium dendrobatidis. (Imatge: trilobite glassworks).

Com es tracta d’un organisme paràsit, necessita un hostatger que li proporcioni els nutrients. En aquest cas, el fong s’alimenta de la queratina de la pell dels amfibis. Les zoòspores arriben mitjançant l’aigua i s’enquisten a les zones de la pell que presenten major quantitat de queratina. Un cop entren en contacte amb l’hostatger, les espores perden el flagel i germinen donant lloc a l’esporangi. Aquests desenvolupen el miceli i produeixen, de nou, zoòspores que surten madures cap a l’aigua. Cal destacar que si no hi ha amfibis a la zona, el fong es pot mantenir com a sapròfit (alimentant-se de matèria orgànica en descomposició).

14115178249_e00ac81bc7_z
Cicle vital de B. dendrobatidis. (Imatge: Roseblum)

 

Pèro, per què aquest fong resulta tan perjudicial pels amfibis?

LA QUITRIDIOMICOSI

La pell és l’òrgan més important als amfibis. S’encarrega de la realització de funcions vitals com ara la hidratació, l’osmoregulació, la termoregulació i la respiració (alguns amfibis respiren únicament per la pell, un exemple extraordinari és el que ens presenta David López en aquest article). Com el fong s’alimenta de la queratina de la pell, provoca la destrucció de les capes superficials d’aquesta i s’estén per tota la superfície de l’organisme. Aquest fet impedeix que l’òrgan realitzi les seves funcions i provoca la mort dels amfibis.

fig_1
Imatge microscòpica de la pell d’un amfibi afectat per la quitridiomicosi. Les fletxes senyalen els esporangis enquistats. (Imatge: Che Weldon)

Els esporangis es fixen  a les zones més queratinitzades de la pell. Aproximadament 6 dies després de la infecció, es comencen a desenvolupar les zoòspores (esferes obscures dins els esporangis de la imatge superior). Quan aquestes espores han madurat, s’alliberen al medi a través d’un tub de descàrrega que inicialment està tancat. El tap (imatge inferior) es dissol poc abans de l’alliberació de les espores madures.

fig_4
Imatge d’escàner electrònic de la superfície de la pell d’un gripau. Les papil·les dels esporangis es troben senyalades amb un triangle. La fletxa negra indica un esporangi amb un tap dissolt. (Imatge: Berger).

Aquesta malaltia només afecta als individus adults. Tot i això, els capgrossos són reservoris, és a dir, es poden infectar però no desenvolupen els símptomes. Normalment el fong infecta zones queratinitzades de la boca dels capgrossos. A mesura que es realitza la metamorfosi, el fong s’estén cap a altres zones, infectant completament l’individu adult.

EXPANSIÓ GEOGRÀFICA: ESPANYA

Inicialment, aquest fong era un paràsit característic de l’espècie Xenopus laevis (Gripau d’ungles Sud-Africà). Aquest gripau és molt utilitzat en investigació, fet que implica la seva distribució arreu del món. L’expansió del fong és una conseqüència del tràfic d’organismes infectats. La situació de les poblacions d’amfibis és tan greu, que l’Organització mundial de Sanitat Animal (OiE) ha catalogat aquesta infecció com una malaltia de declaració obligatòria. A més, B. dendrobatidis està inclòs a la llista de les 100 espècies exòtiques més invasores de la IUCN. Si t’interessa sabre que són les espècies invasores, consulta el següent article.

fig_5
Regions on s’han confirmat casos positius de quitridiomicosi. (imatge: Bd-maps).

 

Espanya va ser el primer país europeu en detectar un brot de la malaltia. Concretament es va donar al Parc Natural de Peñalara a Madrid on el gripau paridor o tòtil (Alytes obstetricans) va ser el més afectat. També s’han donat casos a altres regions del país, com per exemple a les Illes Balears. Actualment, hi ha moltes investigacions obertes per solucionar aquest problema, com per exemple el Porjecte Zero de la Fundació General CSIC.

fig_6
Espècies d’amfibis afectats per la quitridiomicosi a Espanya (Imatge: Bd-maps)

 

EL CAS DEL FERRERET

El gripau paridor balear o ferreret (Alytes muletensis) és endèmic de l’Illa de Mallorca. Està classificat com espècie vulnerable per la IUCN (en aquest article parlem sobre aquesta organització i la seva llista vermella d’espècies). Viu en zones escarpades i de difícil accés a la Serra de Tramuntana. Els individus adults poden arribar a mesurar uns 4 cm i són animals nocturns. Generalment ha estat amenaçat per la destrucció del seu hàbitat o la depredació, però des de fa 10 anys tenen una nova amenaça: el fong  B.dendrobatidis.

972341_10200669756537811_1362438966_n
Exemplat adult de Ferreret carregant els ous (Foto: Guillem Gutiérrez).

Els investigadors van observar que certes poblacions experimentaven un descens molt important en el nombre d’individus. Aquests apareixien morts sense motiu aparent. Els estudis realitzats descobriren que aquestes morts eren degudes a la presència del fong assassí. La població que més va sofrir l’atac de B. dendrobatidis es troba al Torrent dels Ferrerets (que l’any 2004 va presentar la primera mort per quitriomicosi).

fig_8
Evolució de la població de Ferrerets al Torrent dels Ferrerets (Mallorca). S’han registrat morts per quitridomicosi des de l’any 2004. (Imatge: Joan Mayol)

Per acabar amb aquest greu problema i evitar l’extinció d’aquesta espècie, els investigadors mallorquins van desenvolupar un mètode eficaç, el primer a escala mundial. A finals del 2015, van acabar amb els casos de quitriomicosi mitjançant un procés combinat de desinfecció del medi i un tractament antifúngic als capgrossos. Tot i això, els esforços per acabar amb la propagació d’aquest fong han de continuar.

·

La quitriomicosi segueix acabant amb la vida de moltes poblacions d’amfibis, però encara hi ha esperança. 

REFERÈNCIES

  • Organització mundial de Sanitat Animal (OiE)
  • Fundació General CSIC: Lucha sin cuartel contra la quitriomicosis (Castellà) de Jaume Bosch.
  • 100 espécies exóticas más dañinas del mundo, ISSG. PDF en castellà.
  • El ferreret: del descubrimiento a la conservación, de Joan Mayol i Joan Oliver.
  • Imatge de Portada: Vance Vredenburg.

 

Maribel-català

Són les epidèmies un altre efecte del canvi climàtic?

Moltes malalties infeccioses estan lligades a les condicions climàtiques, com per exemple la temperatura o la humitat. Doncs, podria el canvi climàtic afectar a aquestes malalties i produir un augment dels episodis epidèmics? En aquest article parlarem sobre les previsions en aquest camp. No t’ho perdis! 

EL CANVI CLIMÀTIC I LA SALUT

Al Desembre del 2015, el Pew ResearchCenter va realitzar una enquesta on el 54% de les persones consideraven el canvi climàtic com un problema molt greu. L’enquesta va revelar que les majors preocupacions de la població són les sequeres, les pluges intenses i l’augment de les temperatures. Si t’interessa conèixer una mica més els resultats de l’enquesta, no dubtis en consultar el nostre article.

Els efectes del canvi climàtic també alteren la salut humana. L’Organització Mundial de Salut (OMS) preveu que entre el 2030 i el 2050 hi haurà unes 250.000 morts addicionals a causa dels efectes negatius del canvi climàtic, com ara: morts per cops de calor, inundacions, increment de malalties respiratòries o cardiovasculars, estrés, etc. Un dels aspectes més importants és l’augment de la transmissió de malalties infeccioses.

climate_change_health_impacts600w
Infografía sobre els impactes del canvi climàtic a la salut humana. (Foto: CDC)

Les malalties infeccioses estan lligades a les condicions de l’ambient, com per exemple la temperatura, disponibilitat d’aigua o la humitat. En certs casos, aquestes malalties són transmeses per vectors (artròpodes, paparres, caragols, rosegadors o ratpenats). Amb un augment de les temperatures, la distribució geogràfica, l’estacionalitat i la densitat poblacional d’aquests vectors canvia i per tant, canvia també la distribució de les malalties. Un exemple és la presència al nostre país del mosquit tropical Aedes albopictus, més conegut com mosquit tigre.

Per altra banda, hi ha factors socioeconòmics (canvis en els usos del sòl, massificació de ciutats, males condicions higièniques…) que també tenen un gran efecte en la transmissió de malalties infeccioses. Per exemple, la desforestació i les males condicions higièniques creen llocs idíl·lics per la reproducció i cria dels mosquits, augmentant així el risc d’infectar a les persones de malària.

tabla_cambioshumanos_
Diversos impactes de l’activitat humana a la transmissió de malalties infeccioses (Imatge: OMS)

MALALTIES DE TRANSMISSIÓ VECTORIAL

Hi ha malalties infeccioses que necessiten l’activitat d’un vector animal per poder-se transmetre. Els principals vectors són els mosquits, mosques, rosegadors, paparres o ratpenats. Aquestes malalties de transmissió vectorial poden ser de dos tipus: zoonòtiques ( dels animals als homes, com per exemple la ràbia) o antroponòtiques (entre éssers humans, com la malària o el dengue). Per sabre ampliar informació sobre com afecta el canvi climàtic als insectes vectors, no dubteu en llegir l’article “Insectes vectors: quina és la causa de la seva expansió?”.

Sin título
Esquema sobre els diferents tipus de malalties de transmissió indirecta (Foto: OMS)

Hi ha moltes malalties de transmissió vectorial que convé tenir en compte els pròxims anys si les condicions climàtiques no milloren, com ara la malària, el dengue, la febre del Botonosa, etc. Analitzarem,  avui, les dues primeres.

MALÀRIA

Els paràsits causants d’aquesta malaltia pertanyen al gènere Plasmodium i es transmeten per la picada dels mosquits del gènere Anopheles. Hi ha quatre tipus diferents de paludisme humà, però el més perillós és el causat per l’espècie Plasmodium falciparum.

p_falci_cdc
Fase de gametocit de Plasmodium falciparum. (Foto: CDC)

L’ OMS calcula que al any 2013 es van contagiar 198 milions de persones, 584.000 de les quals van morir. Es preveu que aquestes dades augmentin significativament degut al canvi climàtic. L’augment de la temperatura afavoreix un augment del període infectiu dels mosquits i la seva distribució geogràfica. Possiblement, a les pròximes dècades hi haurà un augment de casos de malària en llocs on la malaltia és endèmica i és reintroduirà a altres zones (zones vermelles al mapa, previsió pel 2050).

global_warming_climate_change__malaria
Previsió de l’expansió de la malària cap a l’any 2050 (Foto: Randolph Rogers)

A Espanya, el paludisme autòcton es va eradicar l’any 1964. Els casos de malària que es donen actualment són casos importats. Tot i això, cal recordar que la situació geogràfica d’Espanya, l’augment de les temperatures, la possible presència d’un vector competent  i la presència del paràsit importat, augmenten de manera exponencial la probabilitat de transmissió de la malaltia.

DENGUE

El Dengue virus pertany al gènere Flavivirus. Es transmet per la picada de mosquits del gènere Aedes (entre els quals trobem el mosquit tigre). El dengue és una malaltia molt estesa als països tropicals, tot i que actualment està modificant la seva distribució geogràfica a causa de l’augment de la temperatura global, les precipitacions i una massificació demogràfica de les zones suburbanes de grans ciutats.

dengue
Dibuix de l’estructura del virus causant del Dengue (Foto: César Cabezas)

Abans de 1970, només nou països havien experimentat episodis epidèmics de dengue en la seva variant més greu. En els darrers 40 anys, els casos de dengue han augmentat significativament. Segons estimacions de l’OMS, es produeixen uns 390 milions d’infeccions cada any, un 23% dels quals es manifesta clínicament.

12889_2014_6968_Fig3_HTML
Previsions de l’expansió del dengue a Europa al llarg del segle XXI. Expressat en nombre de casos per cada 100.000 habitants. (Foto: Moha Bouzid)

Com en el cas de la malària, les variacions climàtiques actuals modifiquen la distribució geogràfica del vector. Com podem observar, al mapa anterior, les prediccions per aquest segle, si les condicions no canvien, són d’un augment significatiu de casos de dengue a les zones Nord d’Europa (zones més clares o vermelles són zones amb més casos de dengue), possiblement degut al vector competent A. albopictus. La conca mediterrània i les zones sud d’Espanya són les zones que es veurien més afectades. 

MALALTIES TRANSMESES PER L’AIGUA

No és una novetat que el canvi climàtic afecta també al cicle de l’aigua. Les notícies sobre catàstrofes climàtiques (inundacions, fortes sequeres, pluges torrencials, huracans…) no deixen de sortir a les portades dels mitjans de comunicació. Aquestes variacions extremes afecten aquelles malalties que es transmeten per l’aigua, ja sigui per la contaminació de cabals, migracions humanes cap a zones més segures, poca higiene o per l’augment de càrrega infecciosa a llocs amb fortes sequeres.

Les malalties més conegudes associades a inundacions o sequeres són les infeccions per Crypstosporidium o el Còlera. En aquest article analitzarem aquest darrer exemple.

CÒLERA

El bacil Vibrio cholerae és el causant d’aquesta malaltia diarreica. És una infecció que pateixen cada any entre 1.4 i 4.3 milions de persones, 142.000 de les quals es converteixen en casos greus i moren. La transmissió del bacteri  està fortament lligada a una mala gestió ambiental y poca higiene. Les fortes pluges o inundacions poden provocar la contaminació de les aigües i les sequeres augmenten la càrrega bacteriana als cabals ja contaminats.

vibrio colerae
Microfotografía de microscopia electrònica de Vibrio cholerae (Foto: Louisa Howard).

Al llarg del segle XIX, aquesta malaltia es va propagar des de Ganges (Índia). La darrera pandèmia (epidèmia mundial) de còlera va començar als anys 60 al Sud d’Àsia. Actualment, està distribuït per tot el món a causa, sobretot, de les migracions humanes (portadores del bacil), l’aglomeració de gent a zones suburbanes amb males condicions higièniques i als desastres climàtics que han tingut lloc. L’OMS preveu que l’any 2030 hi haurà un 10% més de casos a causa del canvi climàtic. 

0291-choleraspread-EN
Evolució de la darrera epidèmia de còlera (1961-2004). (Foto: IPCC)

Tal vegada no sigui possible quantificar en quin grau el canvi climàtic afecta la transmissió de les malalties infeccioses, ja que aquestes també depenen de molts altres factors, com ara les migracions humanes, la immunització de la població, etc. Cal destacar, que les previsions exposades en aquest article són conjectures, és a dir, que si les condicions climàtiques milloren, les dades ja no serien vàlides estadísticament.

·

Recordeu que la millor cura és la prevenció. Així doncs, cuideu del medi ambient. La terra és la nostra llar. 

REFERÈNCIES

  • Organització Mundial de la Salut (OMS)
  • Centre de Control de Malalties (CDC)
  • Observatòri de Salut i Canvi climàtic (Ministeri de Sanitat)
    • Impactes del canvi climàtic sobre la salut (PDF, castellà)
  • Imatge de Portada: Lucía Nodal, Solo kilovatios verdes.

Maribel-català

Guerra Biològica: les armes silencioses

La sospita d’un possible atac biològic ha augmentat en els darrers anys el nivell de pànic i terror a les grans nacions. Però, què són realment les armes biològiques? Quins organismes s’utilitzen en la seva fabricació? Existeix la possibilitat de patir un atac bioterrorista? En aquest nou article donem resposta a aquestes i més preguntes. 

INTRODUCCIÓ

Es defineix Guerra biològica com la utilització de microorganismes i substàncies derivades de les seves activitats metabòliques amb finalitat  bèl·lica. Si aquests organismes són utilitzats de forma clandestina i criminal contra la població, estem parlant de Bioterrorisme. Les armes biològiques són considerades armes de destrucció massiva. Són armes difícils de controlar i silencioses, ja que el temps per poder detectar un atac biològic és llarg a causa de l’existència de períodes d’incubació dels organismes.

Al llarg de la historia, s’han observat diferents casos on s’han emprat aquest tipus d’armes. Per exemple, els Mongols llançaven els cadàvers afectats per la pesta contra els murs de les ciutats enemigues; a la Guerra de Paraguai l’any 1867, els soldats abocaven cadàvers contaminats amb còlera als pous per contagiar per l’aigua el seu enemic. En el segle XX amb l’auge de l’estudi de la Bacteriologia, molts països van començar a investigar i produir armes biològiques. Es crearen grans instal·lacions com el Fort Detrick als Estats Units i el laboratori Biopreparat a Rússia. L’any 1972 va tenir lloc la Convenció per la prohibició del desenvolupament, producció i distribució d’armes biològiques on es va signar un acord de prohibir la producció d’armes d’aquest tipus. Tot i això, són molts els casos d’atacs amb armes biològiques, com per exemple l’atac bioterrorista que sofriren alguns civils als Estats Units amb àntrax. El resultat va ser de cinc víctimes mortals i un augment significatiu del pànic front aquest tipus d’atacs.

Hi ha molts tipus d’armes biològiques que es classifiquen en funció del seu objectiu (humans, animals o plantes) o el seu agent biològic (bacteris, virus, toxines). En aquest article analitzarem l’armament utilitzat  contra els humans segons el seu component biològic. A la següent taula apareixen alguns exemples d’organismes utilitzats, tot i que l’ ONU amplia la llista fins a 31 possibles candidats. Cal destacar, que si tenim en compte els organismes modificats genèticament, la llista augmenta de forma exponencial.

tabla_organismos
Exemples d’organismes i toxines utilitzats com armes biològiques. Autor Duraipandian Thavaselvam

ARMES BACTERIOLÒGIQUES

Aquest tipus d’armes estan compostes per bacteris o les seves formes de resistència (espores). La majoria dels organismes es troben fàcilment a la natura i alguns d’ells, són modificats genèticament per millorar les seves característiques: major capacitat d’infecció, resistencia a les condicions del medi, etc.

L’organisme més conegut com a arma biològica és Bacillus anthracis. Se’l coneix popularment com àntrax. Aquest bacteri bacil·lar forma espores resistents que poden mantenir-se infeccioses al medi durant anys. Pot infectar per tres vies diferents: lesions de la pell, mitjançant la ingestió de les espores o respirant-les. El darrer cas és el més perillós i el més utilitzat en atacs bioterroristes. Tot i això, cal destacar que aquest bacteri no és capaç de transmetre’s de persona a persona. Per tant, es tractaria d’una arma biològica amb un objectiu concret.

anthrax
Microfotografia de Bacillus anthracis. El cercle vermell indica les endospores. (Foto pública del CDC)

La característica més valorada d’una arma biològica és que es pogués disseminar per l’aire i contagiar-se persona a persona. Aquestes característiques les compleix el bacteri Yersinia pestis, una altra forta candidata a arma perillosa. És la responsable de la coneguda com a Pesta negra, que al segle XIV va matar a gairebé 50 milions de persones. Existeixen tres tipus de pesta: bubònica (la més comuna i transmesa per la picada d’una puça), la septicèmica i la pneumònica (la més virulenta i la més interessant, ja que es transmet per l’aire). Actualment Yersinia pestis està controlada amb antibiòtics, però s’han creat al laboratori variants resistents a aquests fàrmacs. Això suposaria que la medicina actual no serviria per a neutralitzar-la.

yersinia_cdc
Microfotografia elèctronica d’escàner (SEM) de Yersinia pestis. (Foto pública de la CDC)

Bacteris del gènere Brucella (causants de la brucel·losis humana), Fracinella tularensis (causant de tularèmia), Vibrio cholerae (que produeix la malaltia de còlera) i altres microorganismes patògens naturals dels humans són considerats possibles armes biològiques. Aquests darrers, es troben classificats en categories menys perilloses per factors com la immunització prèvia de la població. Cal insistir, però, que molts experts afirmen que qualsevol bacteri modificat genèticament podria suposar una arma biològica molt perillosa.

ARMES VÍRIQUES

Els virus són partícules infeccioses que només es poden multiplicar a l’interior d’altres cèl·lules. Tenen diferents mecanismes específics per entrar i infectar aquestes cèl·lules diana i replicar-se al seu interior. Aquestes característiques fan que siguin considerades armes biològiques perfectes. Molts d’ells són patògens naturals dels humans. Necessiten petites dosis infectives per produir la malaltia i es poden contagiar de diferents formes de persona a persona.

El virus més conegut utilitzat com a possible arma biològica és el de la Verola. Els humans són els únics portadors naturals d’aquest virus. És molt contagiós i té una gran virulència (capacitat d’infecció). Actualment es considera eradicat, però es van conservar dues mostres a laboratoris dels Estats Units i Rússia. Teòricament s’havien d’eliminar a finals del 1993, però ningú va assegurar que això hagués succeït. Com a arma biològica, el virus de la verola seria molt perillós, ja que la majoria de la població no està immunitzada i la seva dispersió podria generar una nova pandèmia.

smallpox-virus-cdc
Microfotografia amb microscopi electrònic del virus de la Verola. (Foto pública de la CDC).

Un altre virus que els darrers anys ha adquirit molta importància és el virus de l’Ebola. Aquest produeix febres hemorràgiques amb una alta taxa de mortalitat. El seu diagnòstic és complicat i es coneix poc sobre el seu cicle biològic. Aquestes característiques fan que el virus sigui un candidat perfecte per a crear una arma biològica. Tot i així, cal destacar que parlem d’un virus fràgil que s’elimina al cap de poques hores d’estar al medi. Presenta una gran dificultat de dispersió (un cop s’ha detectat), ja que no es transmet per l’aire. No existeix cura, però es pot tractar en fases inicials mitjançant un sèrum amb anticossos. Altres virus productors de febres hemorràgiques com el Marburg o virus de la família Araviridae també són considerats possibles armes biològiques.

virusebola_cdc
Microfotografia amb microscopi electrònic del virus de l’Ebola (Foto pública de la CDC)

TOXINES

Hi ha una gran quantitat de toxines que podrien ser utilitzades com a arma biològica. Presenten altes taxes de mortalitat, són molt tòxiques i de fàcil producció. Un exemple molt conegut és el de la toxina botulínica produïda per Clostridium butolinum. Aquestes són les responsables del botulisme. Una altra toxina molt perillosa és la Ricina (que s’extreu de l’arbust Ricinus communis) que ja ha estat utilitzada com arma biològica, no te antídot i segons la CDC, és un dels verins més potents que es coneixen.

Mitjançant la modificació genètica s’ha aconseguit que bacteris incapaços de sintetitzar aquestes toxines, com Escherichia coli, les puguin produir. Així, doncs, cada vegada és més fàcil produir-les en grans quantitats.

·

No ens atabalem! Les nacions actuals tenen extensos programes de biodefensa i prevenció. La investigació i coneixement d’aquests organismes és la solució a un possible atac biològic. 

REFERÈNCIES

Maribel-català

Paràsits zombis: una realitat de ciència ficció

Moltes pel·lícules es basen en éssers estranys que controlen la ment i la voluntat de les seves víctimes. Per molt sorprenent que pareixi, hi un tipus de paràsits (i parasitoides) que comparteixen aquesta capacitat amb els éssers ficticis. En aquesta entrada parlarem sobre alguns exemples d’aquests paràsits zombis. 

INTRODUCCIÓ

El parasitisme és una forma de depredació on una de les espècies (el paràsit) extreu un benefici d’un altre organisme (l’hostatger) que no rep cap tipus de benefici. Aquesta és una relació obligatòria  (el paràsit no pot sobreviure fora l’hostatger), ja que els paràsits han perdut la capacitat de produir certes molècules que obtenen dels hostes. Un dels exemples més interessants de parasitisme són els coneguts com a paràsits zombis. Aquests no solament provoquen la mort a la seva víctima, sinó que són capaços de controlar els seus moviments i conductes per dur a terme aquest propòsit.

Els paràsits zombis pertanyen a diferents grups (protozous, fongs, nematodes, artròpodes…) però tots tenen en comú la modificació del comportament i fisiologia del seu hostatger per assegurar la seva reproducció. En certs casos, s’indueix a l’hostatger a suïcidar-se de diferents formes i en altres, com en el cas dels parasitoides provoquen que el seu hostatger realitzi alguna acció en contra de la seva voluntat.

MODIFICACIÓ DE LA CONDUCTA

Les vespes parasitoides del gènere Glyptapanteles sp. són un exemple clar de modificació de la conducta. En aquest cas, les femelles infecten a larves de Thyrinteina leucocerae (un lepidòpter) en les seves primeres fases de desenvolupament. Les erugues creixen normalment, però en les darreres etapes alliberen les pupes (fase de la metamorfosi entre les larves i l’adult d’alguns insectes) a les branques properes. Un cop s’ha alliberat, l’eruga canvia per complet el seu comportament, a causa d’una modificació endocrina que han provocat els parasitoides abans d’abandonar l’hoste. L’eruga deixa d’alimentar-se i no es separa mai de les pupes per protegir-les de qualsevol perill. Un cop l’adult emergeix de la pupa, l’eruga mor al cap de poc temps d’esgotament i fam.

jose_lino_neto
Eruga de Thyrinteina leucocerae protegint les pupes de Glyptapanteles sp. (Foto: José Lino-Neto)

 

Un altre exemple interessant és la infecció d’aranyes de l’espècie Plesiometa Argyra per part d’una espècie de vespa parasitoide (Hymenoepimecis argyraphaga). Aquest himenòpter aferra a l’abdomen de la seva víctima els seus ous. Després de descloure, les larves (que s’alimenten de la sang de l’aranya) injecten una substància química a l’aranya que l’obliga a crear una teranyina molt diferent de les que sol crear, ja que està destinada a suportar el capoll i no a la captura d’insectes. A continuació la larva s’alimenta de la sang de l’aranya fins que aquesta mor.

william_eberhard
Diferències entre una teranyina normal de Plesiometa Argyra  i una teranyina d’una aranya infectada. Fotografia modificada de William G. Eberhard (Nature, 2000).

 

En els darrers exemples hem vist que els parasitoids acaben amb la vida del seu hostatger després de modificar la seva conducta, però existeix una espècie de vespa pararasitoide (Dinocampus coccinellae) que infecta marietes de l’espècie Coccinella septempunctata. La vespa injecta els ous a l’abdomen de la marieta i aquesta els incuba al seu interior. Un cop s’ha desenvolupat la larva, aquesta surt del cos de l’hostatger i forma un capoll que protegirà la marieta. Si aquesta és capaç de sobreviure set dies (mentre es desenvolupa la vespa adulta) quedarà lliure, és a dir, podrà retornar a la seva vida normal i reproduir-se.

Guilles_san_martin
Marieta (Coccinella septempunctata) protegint un capoll de la vespa (Dinocampus coccinellae). (Foto: Gilles San Martín)

INDUCCIÓ AL SUÏCIDI

El nematode Myrmeconema neotropicum infecta les formigues tropicals de l’espècie Cephalotes atratus. Aquestes formigues tenen l’abdomen completament negre, però quan són infectades per aquest nematode el seu abdomen es torna de color vermell. Aquest canvi cromàtic provoca que la formiga es mimetitzi amb els fruits, fet que augmenta la probabilitat de ser capturat per un ocell frugívor (que s’alimenta de fruits). Aquests són un hostatger intermediari que ajuda a la dispersió dels nematodes a través dels seus excrements.

steven_yanoviak
Diferències entre una formiga Cephalotes atratus normal i una formiga infectada. (Foto: Steven Yanoviak)

 

Una altra espècie de nematode (Spinochordodes tellinii) infecta l’espècie de grills Meconema thalassinum (Orthoptera). Les larves del nematode es troben a l’aigua, on són ingerides per mosquits. Aquests són hostatgers intermedis que alliberen les larves del paràsit (que no són digerits sinó que creixen a l’interior de l’intestí de l’hostatger final). S’alimenta dels nutrients que ingereix el grill i creix fins a arribar a triplicar la mida de l’hostatger final. Quan el paràsit és adult, modifica el comportament de l’insecte i provoca que aquest vagi cap a una zona amb aigua, on es suïcida per alliberar al paràsit al medi aquàtic on es reprodueix.

alastair_rae
Imatge d’un nematode Spinochordodes tellinii paràsit dels grills (Meconema thalassinum). (Foto: Alastair Rae)

Un altre exemple molt interessant és el del cuc pla o platihelmint Leucochloridium paradoxum. Aquest platihelmint infecta caragols de l’espècie Succinea putris, a través del sistema digestiu (el caragol es menja les larves del paràsit). Un cop es troba a l’interior de l’hostatger passa per diferents fases de desenvolupament, fins arribar a la fase d’esporocist. Aquest és una espècie de sac on es troba una gran quantitat de cercaries (larves de certs tipus de platihelmints). Aquests esporocists es dirigeixen cap a les banyes del caragol, provocant per una part una inflamació de la banya molt similar a una eruga i una modificació del comportament del caragol (es dirigeix cap a zones desprotegides). Aquesta banya modificada crida l’atenció dels ocells, que es mengen el caragol. Un cop les cercaries es troben al digestiu dels ocells, es transformen en platelmints adults, que es reprodueixen. Els ous seran alliberats amb els excrements que infectaran per l’aliment altres caragols.

dick_belgers
Cicle vital de Leucochloridium paradoxum de Ophiguris 2009. La segona imatge mostra el paràsit a una banya del caragol (Succinea putris) imitant una eruga. (Foto: Dick Belgers)

Un dels paràsits més fascinants és Ophiocordyceps unilateralis (un fong ascomicet que infecta formigues tropicals de l’espècie Camponotus leonardi). Les espores arriben a l’interior de la formiga per l’alimentació i provoquen que aquest insecte modifiqui el seu comportament. Indueix a la formiga a pujar a un lloc alt, on es fixa a una fulla amb les seves mandíbules. Allà germinen les espores i travessen l’exosquelet de les formigues per alliberar les seves estructures reproductives.

alex_wild
Formiga infectada per Ophiocordyceps sp. (Foto: Alex wild)

 

Avui dia, però, la informació dels mecanismes de modificació de la conducta que porten a terme aquests paràsits és objecte de moltes investigacions. Oi que pareix una pel·lícula? Doncs no, no és ciència ficció.

REFERÈNCIES

Maribel-català