¿Que sabemos sobre el Ébola?

El pasado 8 de Mayo (2018) se declaró en la República Democrática del Congo en dos brotes diferentes un nuevo brote de Ébola, después de registrarse unas 17 muertes y 21 posibles casos de infección más. Tiempo atrás, en el 2014,  ya habíamos oído hablar sobre este virus pero prácticamente no sabíamos nada sobre él. ¿Qué sabemos actualmente sobre este virus? Entra y conoce todos los datos biológicos que tenemos actualmente sobre el Ébolavirus. 

VIRUS ÉBOLA

GENERALIDADES

El virus del Ébola presenta una forma muy característica: parece un hilo. Por ese motivo está clasificado en la Familia Filoviridae (juntamente con el virus del Marbugo y el Cuevavirus). Actualmente se conocen cinco cepas diferentes, nombradas generalmente por el lugar donde se produjeron brotes conocidos: Ëbola Zaire (EBOV), Reston virus (RESTV que no presenta síntomas en humanos), Bundibugyo (BDBV), Sudan (SUDV) i Taïforest (TAFV).

El virus del Ébola fue descubierto en dos brotes diferentes (Sudán Sur y República Democrática del Congo) afectando sobre todo a comunidades pequeñas y con una mortalidad entre 50-90%. A partir de ese primer encuentro se han registrado una gran cantidad de brotes esporádicos y muy intensos. Normalmente son cortos en el tiempo pero de rápida expansión con una mortalidad muy variada. Los brotes se han observado en Europa (con una mortalidad del 0%), Estados Unidos (mortalidad del 0%) y África (con mortalidad variada). En el gráfico siguiente observamos los brotes en el continente africano desde que se descubrió el Ébolavirus.

En el gráfico destaca el brote que se produjo en 2014, el mayor desde que se conoce el virus con un total de más de 25.000 afectados y más de 10.000 muertes. Para poder observar bien los datos del gráfico, haz click encima.

Gráfico de los diferentes brotes de Ébola registrados en África. Fuente: SciDevNet.

Después de padecer tantos brotes y el último tan peligroso (por su rápida y gran expansión) y la posible utilización del virus como arma biológica, la comunidad científica aceleró la producción de conocimientos sobre este virus, sus características biológicas y su ecología. Con esos conocimientos podemos tratar de prevenir o curar la enfermedad producida por este virus.

CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS

Como bien hemos dicho anteriormente, el virus del Ébola presenta una forma alargada semejante a un hilo. Puede alcanzar grandes longitudes de hasta 14.000 nm y unos 80 nm de diámetro. Recomendamos leer el artículo de microbiología básica para entender mejor los diferentes tamaños de los microorganismos.

El virus presenta una cadena de ARN negativo de 19.1 kb que codifica para siete proteínas virales que conforman las diferentes capas del virus y garantizan sus funciones.

Microfotografía del Ébolavirus. Fuente Health and Lifestyle.

ESTRUCTURA DEL VIRIÓN

El virus del Ébola presenta tres capas diferenciadas. Por una parte, encontramos el nucloide (donde encontramos el ARN). Presenta una forma tubular y en espiral de unos 20-30 nm de diámetro. El nucleoide se encuentra centrado y rodeado por la cápside helicoidal (de unos 40-50 nm de diámetro). Ésta última está rodeada por una membrana espiculada conocida como envuelta viral.

Recreación de un virión del Ébola. Se nombran las diferentes capas: N (nucleoide), C (cápside) y MB (envoltura viral). Imagen modificada de PrtoMontt.

NUCLEOIDE

En esta capa más interior encontramos dos proteínas concretas: una nucleoproteína estructural y una ARN polimerasa, conocida como proteína L. La primera de ellas conforma la estructura del nucleoide y encontramos 11 proteínas por cada giro de la hélice. Esta nucleoproteína es la que se une al ARN.

Por otro lado, la proteína L se encarga de sintetizar ARN positivos dentro de la célula huésped para su posterior replicación.

Esquema detallado de los diferentes componentes del virión. Imagen modificada de Visual Science.

CÁPSIDE

La cápside tiene forma helicoidal y es la capa que contiene mayor cantidad de proteínas. Por un lado contiene la proteína P (con función desconocida). También encontramos la proteína VP30 (que se encarga de desplegar el ARN en el interior del huésped y a su vez, es un factor de transcripción) y la proteína VP35 (factor de transcripción y antagonista de los interferones). En mayor cantidad encontramos la VP40 (función estructural) que forma dímeros y se cree que en el interior de la célula huésped forma estructuras circulares (cuya función aún es desconocida). En menor cantidad encontramos la VP24 (también estructural) que se cree que tiene funciones como interferón o cofactor de la polimerasa.

ENVUELTA VIRAL

La membrana que forma la envuelta viral está formada por una glicoproteína viral que forma trímeros en la membrana. Ésta presenta forma de trímeros con una sección transmembrana y una sección extracel·lular. La glicoproteína está rodeada de proteínas, receptores, lípidos y factores de histocompatibilidad de la célula huésped, es decir, no son de origen viral.

Representación 3D de la glicoproteína viral (rojo) y la membrana de origen no viral. Imagen de Visual Science.

Estas representaciones 3D de las diferentes capas del virión se han obtenido de Visual Science. Las regiones representadas en rojo corresponden a estructuras de origen viral, mientras que las zonas grises son de origen no viral.

CICLO DEL VIRUS ÉBOLA

CICLO EPIDEMIOLÓGICO

Este virus es de origen africano y su reservorio natural son los murciélagos frugívoros de la familia  Pteropodidae. Éstos pueden infectar de forma accidental a otros mamíferos como por ejemplo simios no humanos. Éstos son los que más sufren las consecuencias de la infección por Ébola. Los primates o el mismo murciélago pueden infectar, a su vez, de forma accidental a los humanos. Un ejemplo muy interesante de infección por ébola en humanos fue por el consumo de cerebro de mono infectado.

Entre humanos, la transmisión se produce a través de los fluidos corporales como por ejemplo la sangre, vómitos, excrementos y en ciertos casos más graves por el semen, leche materna u orina. Este virus no se transmite por el aire, pero si puede hacerlo por las microgotas de saliva expulsadas en estornudos o mientras hablamos.

Representación del ciclo ecológico del ébola. Fuente CDC.

CICLO INTRACELULAR

Una vez los viriones han entrado dentro del cuerpo humano, estos se unen a la célula receptora con las glicoproteínas virales. Estas proteínas reconocen los receptores celulares tipo HAVCR! (TIM1) y se unen a ellos. En ese instante, se inicia una señalización celular que activa el mecanismo de macropinocitosis (proceso de captación de material en el espacio extracelular por invaginación de la membrana celular). Así pues, la membrana recubre el virus y lo introduce en un endosoma hacia al citoplasma. Dentro del endosoma, la envoltura viral es destruida por los enzimas lisolíticos y el nucleoide se fusiona con la membrana del endosoma y sale hacia el citoplasma.

Una vez allí, la proteína L inicia su función y empieza a transcribir el ARN negativo a uno positivo y mediante los mecanismos celulares se empiezan a transcribir todas las proteínas virales. Por otro lado, el ARN se replica en el núcleo celular. Una vez hechas las copias, el ARN viral sale del núcleo mediante un transportador dependiente de actina y se dirige a la membrana celular. Allí se ensambla con las demás proteínas y se fusiona con la membrana celular, llevándose para formar su envoltura una parte de la membrana del huésped.

Representación del ciclo que sigue el ébola en su proceso de infección celular. Foto de Viralzone.

¿EXISTE ALGÚN TRATAMIENTO O PREVENCIÓN PARA EL ÉBOLA?

Después del intenso brote que tuvo lugar en 2014, se puso a prueba una vacuna preventiva conocida como VSV-EBOV. Ésta es una vacuna recombinante formada por un virus de la estomatitis vesicular modificado genéticamente. Este virión contiene glicoproteínas del Ébola y así es reconocido por el sistema inmune al entrar en el organismo huésped. Al ya tener preparado un sistema de reconocimiento, cuando entra un virión del Ébola, éste es reconocido  y, por tanto, se inicia una respuesta inmune.

A su vez, en el Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) se está trabajando con cinco prototipos diferentes de vacuna para el Ébola. Uno de ellos es una gran mejora de la vacuna VSV-EBOV, ya que aparte de contener la glicoproteína también se sintetiza la VP40, facilitando así el reconociemiento por parte del sistema inmune del virus.

Cabe destacar, que una vez se esta infectado con el virus del Ébola, el único tratamiento posible es la tranfusión de anticuerpos monoclonales y medicamentos antivirales.

·

El Ébola no va a desaparecer, por tanto, todos los conocimientos sobre él son bienvenidos. Su cura y tratamiento están cada vez más cerca. 

BIBLIOGRAFÍA

• Centro de control y prevención de enfermedades (CDC, en inglés)
• MicroBio Blog. Ignacio López-Goñi.
• Visual Science. Poster educativo sobre el Ébola (disponible aquí).
• Imagen de portada: Janssen

Ebola: què en sabem?

8 de Maig del 2018. Repúlica Democrática del Congo. El Govern del país declara un nou brot d’ Ebola Virus després de la mort de 17 persones i 21 possibles afectats. Ja haviem sentit parlar d’aquest desconegut virus a l’any 2014 a la coneguda com a major epidemia del virus. Però, que en sabem d’ell? Passa i coneix de primera mà totes les dades virològiques que es coneixen sobre aquest interessant virus. 

 

EBOLA VIRUS

GENERALITATS

El virus de l’Ebola, que presenta una forma característica en forma de fil, pertany a la família dels Filoviridaes (juntament amb el virus del Marbug i el Cuevavirus). Es coneixen actualment cinc variants diferents: Bundibugyo (BDBV), Ebola Zaire (EBOV), Reston virus (RESTV que no presenta símptomes als humans), Sudan (SUDV) i Taïforest (TAFV).

Va ser descobert  l’any 1976 en dos brots diferents a Sudán Sud i República democràtica del Congo, afectant sobretot a petites comunitats i amb una mortalitat d’entre el 50-90%. A partir d’aquesta primera observació, s’han tingut constància una gran quantitat de brots explosius i temporals (és a dir, curts en el temps però de ràpida expansió) amb una mortalitat molt variada. Els brots s’han donat a Europa (Amb una letalitat del 0%), a Nord Amèrica (també amb una mortalitat del 0%) i sobretot a Àfrica (amb una mortalitat variada). Al gràfic següent podem observar els diferents brots que s’han registrat a Àfrica fins al 2014, on destaca el darrer brot enregistrat amb més de 25.000 afectats i 10.000 morts. Per poder observar correctament les dades, pitjau a sobre la imatge.

 

Representació gràfica dels brots d’Ebola a Àfrica des del seu descobriment. Imatge de SciDevNet.

Els coneixements sobre aquest virus eren escassos, però degut als grans efectes que ha provocat al llarg dels anys i la possibilitat de que s’utilitzi en un futur com a arma biològica, les iniciatives per descobrir noves característiques i possibles tractaments han proliferat de forma significativa. Doncs, que sabem actualment sobre el virus de l’Ebola?

CARACTERÍSTIQUES BIOLÒGIQUES

 

Com es poden observar a les diferents imatges microscòpiques, el virus de l’Ebola presenta una forma filamentosa que pot arribar fins a 14.000 nm de llarg i uns 80 nm aproximadament de diàmetre (consultau aquest article de microbiología bàsica per tenir un concepte més clar sobre la mida dels microorganismes). El virus presenta una ARN monocaternari negatiu de 19,1 kb que codifiquen per unes set proteïnes estructurals que conformen les diferents capes del virus.

Microfotografia del virus de l’Ebola. Imatge extreta de Health and Lifestyle.

ESTRUCTURA

L’ebola presenta un nucleoide de forma tubular i espiral  (d’aproximadament 20-30 nm de diàmetre) que es troba al centre i  rodejat per una càpside helicoidal ( d’uns 40-50 nm) que alhora es troba envoltada per una membrana espiculada (envolta viral).

 

Estructura bàsica del virus de l’Ebola. Modificació de PtoMontt.

NUCLEOIDE

El nucleoide està format per dues proteïnes concretes: NP (nucleoproteïna estructural) i L (una ARN polimerasa). La primera d’elles conforma l’estructura del nucleoide i trobem 11 proteïnes per cada gir de l’hèlix (és la que s’uneix al ARN). Per altra banda, la proteïna L al ser una ARNpolimerasa s’encarrega de sintetitzar ARN positius per la replicació del virus dins la cèl·lula de l’hostatger.

Esquema de l’estructura detallada del virus de l’Ebola. Modificat de Visual Science.

CÀPSIDE

La càpside helicoidal és la capa que conté major nombre de proteïnes. Conté la proteïna P (funció desconeguda), la proteïna VP30 (que s’encarrega de desplegar l’ARN dins l’hostatger, factor de transcripció); la VP35 ( que juntament amb l’anterior es tracta d’un factor de transcripció i un antagonista dels Interferons); la proteïna VP40 (que es troba en grans quantitats) i la VP24 (en menor quantitat) que es creu que s’encarreguen de les funcions estructurals per unir la càpside amb el nucleoide. Per altra banda, aquesta VP40 forma tota una sèrie de dímers i es creu que dins la cèl·lula de l’hostatger forma estructures circulars, la funció de les quals encara és desconeguda. La VP24 es creu que també pot tenir funcions com interferó o un cofactor de la polimerasa.

ENVOLTA VIRAL

La membrana que conforma l’envolta viral està formada per la glicoproteïna viral que forma trímers amb una part transmembrana i una extracel·lular. Aquesta es troba envoltada per proteïnes, lípids, factors d’histocompatibilitat i receptors de membrana que obté de la membrana cel·lular de l’hostatger, és a dir, són d’origen no viral.

Representació de l’estructura de la membrana viral. Mostra una unitat de glicoproteïna viral. Imatge: Visual Science.

Als esquemes emprats per la visualització de l’estructura del virus de l’Ebola, les estructures de color grisenc corresponen a aquelles que són d’origen no viral (es a dir, que les agafa un cop ha sortit de la cèl·lula de l’hostatger) i les vermelles són les proteïnes i estructures víriques.

 

CICLE DEL VIRUS

CICLE ECOLÒGIC

 

El virus de l’Ebola és un virus d’origen africà i es creu que el seu reservori natural són els ratpenats frugívors de la Família Pteropodidae. Aquests poden infectar accidentalment altres mamífers, com ara simis no humans. Aquests són els que més pateixen la malaltia produïda pel virus de l’Ebola, però també poden infectar als humans de forma accidental o perquè aquests darrers s’alimentin de carn i cervells de simis infectats. Entre humans, la transmissió del virus es realitza mitjançant el contacte amb fluids corporals com per exemple la sang, vòmits, excrements i també en certs casos molt greus, al semen, llet materna o orina. No es pot transmetre per l’aire, però si en microgotes de saliva llançades amb esternuts o mentre parlem.

Cicle de transmissió del virus Ebola. Imatge de la CDC.

 

CICLE INTRACEL·LULAR (PROCÉS D’INFECCIÓ)

 

Un cop es troba dins l’humà, aquest virus s’uneix als receptors de membrana de les cèl·lules de l’endoteli capil·lar (sistema circulatori) o de determinades cèl·lules del sistema immunitari. S’ha observat que generalment s’uneix a receptors com l’HAVCR1 (TIM1) que inicia una senyalització cel·lular per activar el mecanisme de macropinocitosis (captació de material a l’espai extracel·lular per invaginació de la membrana cel·lular). Així doncs, la membrana de la cèl·lula recobreix el virus i l’introdueix cap al citoplasma. Dins l’endosoma, l’envolta viral és destruïda pels enzims lisolítics i el nucleoide es fusiona amb la membrana de l’endosoma i surt cap a l’exterior.

Un cop dins el citoplasma, la proteïna L comença a transcriure l’ARN viral i mitjançant els mecanismes de la cèl·lula de l’hostatger es sintetitzen les proteïnes virals i dins el nucli cel·lular es replica l’ARN viral. Aquest darrer surt del nucli mitjançant un transportador dependent d’actina i es dirigeix cap a la membrana cel·lular on es troba amb les proteïnes virals. Es fusiona amb la membrana i amb una part d’aquesta forma la seva envolta viral que recobrirà la càpside i el nucleoide.

Representació de les fases del procés d’infecció del virus de l’Ebola. Imatge de ViralZone.

 

HI HA ALGUN TRACTAMENT O VACUNA PER L’EBOLA?

 

Després del brot del 2014 es va posar a prova la vacuna preventiva anomenada VSV-EBOV. Aquesta és una vacuna recombinant formada per virus de l’estomatitis vesicular (VSV) modificada genèticament. Aquesta porta glucoproteïnes de l’Ebola i al entrar a l’hostatger provoca una resposta immunilògica. Així, el sistema immunitari estarà preparat per una possible infecció per Ebolavirus.

Per altra banda, al Centre Superior d’Investigacions Científiques (CSIC), es treballa amb cinc prototips de vacuna de l’Ebola, un dels quals es una gran millora de la VSV-EBOV, ja que a part de la glicoproteïna també es sintetitza una VP40. Així, la vacuna està composta amb un virus molt atenuat i molt semblant al virus de l’Ebola.

Un cop s’està infectat pel virus de l’Ebola, l’únic tractament viable actualment és la utilització d’anticossos monoclonals i antivirals.

·

L’Ebola no desapareixerà, per tant, tots els coneixements que es puguin adquirir sobre ell seran un gran avantatge per prevenir i poder arribar a curar aquestes infeccions. 

 

BIBLIOGRAFIA

 

• Centre pel control  i prevenció de malalties (CDC, en anglès)
• MicroBio Blog.
• Visual Science. Poster educatiusobre l’Ebola (Disponible aquí)
• Imatge de portada: Janssen 

 

 

¿Para qué sirve un murciélago?

Los murciélagos son los únicos mamíferos capaces de volar activamente. Representan el 22% de todas las especies de mamíferos y están distribuidos por todos los continentes, exceptuando la Antártida. A pesar de ello, son unos grandes desconocidos y pesan grandes prejuicios sobre ellos. Conoce más sobre estos fascinantes animales, descubre su importancia ecológica y por qué es vital su conservación.

¿QUÉ NO SON LOS MURCIÉLAGOS?

NO SON RATAS VOLADORAS

A pesar de su aspecto, los murciélagos no son roedores como las ratas, sino que pertenecen al orden de los quirópteros, con dos subórdenes y unas 1.240 especies:

• Megaquirópteros (zorros voladores): tienen una cara parecida al zorro y sólo una especie (Rousettus aegyptiacus) tiene la capacidad de ecolocación (detección del entorno por ultrasonidos). El más grande es el  zorro volador filipino (Acerodon jubatus), con una envergadura de 1,5 m.
• Microquirópteros: de tamaño menor, todos utilizan la ecolocación. El más pequeño, el murciélago moscardón (Craseonycteris thonglongyai) mide hasta 3,3 cm, ostentando el récord de mamífero más pequeño del mundo.

Megaquiróptero (izquierda) y microquiróptero (derecha). Observa la diferencia de desarrollo de las orejas y ojos. Fuente

A modo de curiosidad “murciégalo“, como algunas personas los llaman, proviene del latín mus, muris “ratón” y cæculus, diminutivo de cæcus, ciego.  Pero no son ratones… ni ciegos.

NO SON CIEGOS

Aunque a veces son pequeños, los ojos de los murciélagos son plenamente funcionales, a pesar de ello, audición y olfato son más importantes que la vista, sobre todo en los microquirópteros.

Murciélago frutero enano (Dermanura gnoma). Se observa la hoja nasal y el trago, que ayudan a la ecolocación. Foto: Carlos Boada

La ecolocación es la capacidad de conocer el entorno (y sobre todo, localizar presas) que tienen algunos animales, como algunos murciélagos y algunos cetáceos, a través de la emisión de ultrasonidos y recepción del eco. El sonar de barcos y submarinos está basado en la ecolocación.

Los murciélagos producen ultrasonidos (“cliks“) de entre 14.000 y 100.000 Hz en la laringe, emitidos a través de la nariz o boca y dirigidos mediante la hoja nasal (si existe). Cuando el sonido refleja en un objeto, el eco que retorna es capturado por las orejas del murciélago, y el tiempo  que tarda en recibir el eco le da información sobre el tamaño y ubicación de lo que hay en su camino. A medida que se acerca a la presa, la frecuencia de los cliks aumenta, para obtener mayor precisión.

Algunas especies de murciélagos utilizan rangos de frecuencias muy concretos, lo que se puede utilizar en investigación para la identificación de estas especies. Desafortunadamente muchas especies solapan mismos rangos de frecuencias, por lo que la identificación no siempre es posible. Hay que tener en cuenta que investigar los murciélagos no es tan fácil como la observación visual de otros animales. Se utilizan grabadores ultrasónicos (detectores de murciélago) y luego se traducen las señales en frecuencia audibles para los humanos. En Wildlife Sound puedes escuchar algunas de esas señales.

Los miedos a que choquen con nosotros o se nos enreden en el pelo son totalmente infundados, debido a este sistema de orientación tan efectivo.

Comparativa entre la ecolocación de un murciélago y un delfín. Infografía de Antonio Lara. Fuente

NO SON VAMPIROS

De las más de mil especies existentes, sólo 3 se alimentan de sangre (hematófagas) y viven en centro y Suramérica: el vampiro común (Desmodus rotundus), el vampiro de patas peludas (Diphylla ecaudata) y el vampiro de alas blancas (Diaemus youngi).

Desmodus rotundus alimentándose de una vaca. Los vampiros no chupan la sangre, sino que la lamen. Fuente

El resto de especies son frugívoras (fruta),  insectívoras (insectos), carnívoras (peces, ranas, lagartijas, aves) y polinívoras (polen/néctar). A pesar de esto, los murciélagos siguen inspirando miedo debido a los hábitos nocturnos de algunos de ellos y mitos y leyendas populares, pero no son animales agresivos. Por eso, la probabilidad de transmisión de enfermedades como la rabia a través de murciélagos es bajísima, además que dentro de sus poblaciones, tiene una incidencia de sólo el 0,5-1%.

Murciélago pescando. Foto: Christian Ziegler

¿POR QUÉ SON IMPORTANTES LOS MURCIÉLAGOS?

SON GRANDES CONSUMIDORES DE INSECTOS

Un murciélago de ciudad puede devorar en una noche el 60% de su peso corporal en presas. En Nuevo México hay una colonia que come en una noche el peso equivalente a 25 elefantes en mosquitos. Esto les convierte en grandes reguladores de posibles plagas, ayudando a disminuir el uso de pesticidas en los cultivos.

Murciélago orejón comiendo un insecto. Foto: desconocido

También juegan un papel en el control de enfermedades, ya que muchas se transmiten a través de los mosquitos que ellos comen. Un caso conocido últimamente es el del virus del Zika, transmitido por el mosquito Aedes aegypti. Por estas razones muchas comunidades españolas, como Madrid,  Catalunya o Navarra  están instalando cajas refugio para favorecer las poblaciones de murciélagos y su reproducción.

Caja refugio en un huerto urbano de Barcelona. Fuente

SON GRANDES POLINIZADORES Y DISPERSORES DE SEMILLAS

Algunos murciélagos juegan un papel crucial en la polinización de más de 500 especies de plantas y de dispersión de semillas (quiropterocoria).  Muchas especies dependen exclusivamente de estos animales para reproducirse y sin ellos, se extinguirían. El caso más conocido es el de la flor del agave, planta de la que se obtiene el tequila. Sólo es polinizada por el murciélago Leptonycteris curasoae y los patrones de floración del agave están relacionados con los patrones de migración de esta especie en México.

Murciélago megueyero menor (Leptonycteris yerbabuenae) alimentándose del néctor de la flor del Agave.Foto: Barry Mansell

Algunos casos de coevolución son sorprendentes, como el del murciélago con la lengua más larga (el 150% de la longitud de su cuerpo). También es el mamífero con la lengua más larga del mundo. Se trata de Anoura fistulata y es el único que poliniza una planta llamada Centropogon nigricans, a pesar de la existencia de otras especies de murciélagos en el mismo hábitat de la planta.

El murciélago Anoura fistulata y su larga lengua. Foto de Nathan Muchhala

Las especies dispersoras de semillas juegan un papel fundamental en la regeneración de las selvas, ayudando a las plantas a colonizar nuevos territorios en hábitats fragmentados o después de catástrofes naturales. Se estima que dispersan de 1 a 8 veces más semillas que las aves en las regiones tropicales.

SU SISTEMA INMUNOLÓGICO ES ÚNICO

Los murciélagos son el huésped natural de muchas especies de virus. Pueden ser portadores de hasta 100 enfermedades a la vez, pero no suelen enfermar. ¿Cómo lo hacen?

A diferencia de nosotros, que sólo activamos el sistema inmunológico en respuesta a una infección, el de los murciélagos está activado todo el tiempo. Esto les permite ser inmunes a enfermedades graves como el ébola, la rabia, el virus de Hendra, el SARS (síndrome respiratorio agudo grave) y MERS (síndrome respiratorio de Oriente Medio). Investigando el funcionamiento de su sistema inmunológico, se podría encontrar la clave para controlar o erradicar estas enfermedades en personas.

Especies portadoras del virus del ébola. Fuente

Existen otras investigaciones en medicina basadas en los murciélagos, como el estudio de una enzima de la saliva del vampiro común (Desmodus rotundus).  Se estudia como una alternativa segura y eficaz en el tratamiento de los derrames cerebrales.

Desmodus rotundus. Foto: Michael & Patricia Fogden

 SON BUENOS INDICADORES BIOLÓGICOS

Muchas especies son sensibles a la degradación de su hábitat. Por lo tanto, estudiando las variaciones en las poblaciones de murciélagos, se puede tener un conocimiento sobre el estado del ecosistema. Si quieres saber más sobre qué es un bioindicador, Irene te lo explica en su artículo sobre bioindicadores fluviales.

SON REGULADORES DEL ECOSISTEMA

Debido a su gran movilidad y actividad, los murciélagos en las regiones tropicales participan en el reparto heterogéneo de energía y nutrientes y en la distribución de las plantas. También son presa de numerosos animales como reptiles, aves y otros mamíferos.

Los murciélagos también crean nichos donde otros animales pueden vivir. Por ejemplo, el guano (excrementos) de las especies que viven en las cuevas proporcionan materia orgánica para el desarrollo de comunidades de invertebrados.

SON BENEFICIOSOS ECONÓMICAMENTE

Como hemos visto, los murciélagos dispersan semillas o polinizan muchas plantas. Al menos 163 de ellas tienen un interés económico. Además, el guano de murciélago puede ser usado como fertilizante.

Su efecto controlador de plagas de insectos y enfermedades también reporta beneficios económicos en el sector agrario, médico, turístico…

CONSERVACIÓN

Para finalizar, ya hemos visto que los murciélagos son clave para los ecosistemas y su desaparición comporta graves consecuencias en el resto de especies. Sin embargo, se enfrentan a las siguientes amenazas:

• Fragmentación de su hábitat.
• Perturbación de sus refugios.
• Caza directa por parte de los humanos.
• Enfermedades como el síndrome de la nariz blanca, causada por un hongo que ha matado a más de un millón de murciélagos en 4 años.
• Contaminación, por ejemplo debido al uso de pesticidas que disminuye el número de insectos o se acumulan en su cuerpo al comerlos.

  

  Murciélagos con síndrome de la nariz blanca. Foto: Nancy Heaslip

Un 21% de los microquirópteros están amenazados y un 23% en riesgo. En tus manos está difundir la importancia de estos animales, que a menudo están bien cerca nuestro, para que sean considerados como lo que son: unos seres fascinantes.

REFERENCIAS

• Clutton-Brock, Juliet et al. 2002. Animal. Pearson Educación
• The amazing world of bats
• Bat conservation trust
• Differential responses of cryptic bat species to the urban landscape
• Importancia ecológica de los murciélagos
• Dispersión de semillas por murciélagos: su importancia en la conservación y regeneración del bosque tropical
• Murciélagos para frenar el virus zika
• Los murciélagos, el antivirus del zika
• ¡Feliz año del murciélago!
• Un murciélago de ciudad puede comer 600 mosquitos a la hora
• Bat flight and zoonotic viruses
• Murciélagos podrían ayudar a seres humanos a desarrollar inmunidad ante enfermedades mortales
• Foto de portada: zorro volador de cabeza gris (Pteropus poliocephalus), Royal Botanic Gardens, Sydney. Foto: Mireia Querol Rovira.

¿Per a què serveix un ratpenat?

Els ratpenats són els únics mamífers capaços de volar activament. Representen el 22% de totes les espècies de mamífers i estan distribuïts per tots els continents, exceptuant l’Antàrtida. Tot i això, són uns grans desconeguts i existeixen grans prejudicis sobre ells. Coneix més sobre aquests fascinants animals, descobreix la seva importància ecològica i per què és vital la seva conservació.

QUÈ NO SÓN ELS RATPENATS?

NO SÓN RATES VOLADORES

Malgrat el seu aspecte, els ratpenats o ratapinyades no són rosegadors com les rates, sinó que pertanyen a l’ordre dels quiròpters, amb dos subordres i unes 1.240 espècies:

• Megaquiròpters (guineus voladores): tenen una cara semblant a les guineus i només una espècie (Rousettus aegyptiacus) té la capacitat d’ecolocalització (detecció de l’entorn per ultrasons). El més gran és la guineu voladora filipina (Acerodon jubatus), amb una envergadura d’1,5 m.
• Microquiròpters: de grandària menor, tots utilitzen l’ecolocalització. El més petit, el ratpenat borinot (Craseonycteris thonglongyai) mesura fins a 3,3 cm, ostentant el rècord de mamífer més petit del món.

Megaquiròpter (esquerra) i microquiròpter (dreta). Observa la diferència de desenvolupament de les orelles i ulls. Font

NO SÓN CECS

Encara que de vegades són petits, els ulls dels ratpenats són plenament funcionals. Tot i això, l’audició i l’olfacte són més importants que la vista, sobretot en els microquiròpters.

Ratpenat fruiter nan (Dermanura gnoma). S’observa la làmina nasal i el tragus, que ajuden a l’ecolocalització. Foto: Carlos Boada

L’ecolocalització és la capacitat de conèixer l’entorn (i sobretot, localitzar preses) que tenen alguns animals, com alguns ratpenats i alguns cetacis, mitjançant l’emissió d’ultrasons i recepció de l’eco. El sonar de vaixells i submarins està basat en l’ecolocalització.

Els ratpenats produeixen ultrasons (“clicks“) d’entre 14.000 i 100.000 Hz a la laringe, emesos a través del nas o boca i dirigits mitjançant la làmina nasal (si existeix). Quan el so reflecteix en un objecte, l’eco que retorna és capturat per les orelles del ratpenat, i el temps que triga a rebre l’eco li dóna informació sobre la mida i la ubicació del que hi ha al seu camí. A mesura que s’acosta a la presa, la freqüència dels clicks augmenta, per obtenir més precisió.

Algunes espècies de ratpenats utilitzen rangs de freqüències molt concrets, el que es pot utilitzar en investigació per a la identificació d’aquestes espècies. Desafortunadament, moltes espècies solapen mateixos rangs de freqüències, de manera que la identificació no sempre és possible. Cal tenir en compte que investigar ratpenats no és tan fàcil com l’observació visual d’altres animals. S’utilitzen gravadors ultrasònics (detectors de ratpenat) i després es tradueixen els senyals en freqüències audibles per als humans. A Wildlife Sound pots escoltar alguns d’aquests senyals.

Comparativa entre l’ecolocalització d’un ratpenat i un dofí. Infografia d’Antonio Lara. Font

NO SÓN VAMPIRS

De les més de mil especies existents, només 3 s’alimenten de sang ( hematòfagues) i viuen al centre i Sud-amèrica: el vampir comú (Desmodus rotundus), el vampir de potes peludes (Diphylla ecaudata) i el vampir d’ales blanques (Diaemus youngi).

Vampir comú alimentant-se d’una vaca. Els vampirs no xuclen la sang, sinó que la llepen. Font

La resta d’espècies són frugívores (fruita), insectívores (insectes), carnívores (peixos, granotes, sargantanes, aus) i pol·linívores (pol·len/nèctar). Tot i això, els ratpenats segueixen inspirant por a causa dels hàbits nocturns d’alguns d’ells i mites i llegendes populars, però no són animals agressius. Per això, la probabilitat de transmissió de malalties com la ràbia a través de ratpenats és baixíssima, a més que dins de les seves poblacions, té una incidència de només el 0,5-1%.

Ratpenat pescant. Foto: Christian Ziegler

PER QUÈ SÓN IMPORTANTS ELS RATPENATS?

SÓN GRANS CONSUMIDORS D’INSECTES

Un ratpenat de ciutat pot devorar en una nit el 60% del seu pes corporal en preses. A Nou Mèxic hi ha una colònia que menja en una nit el pes equivalent a 25 elefants en mosquits. Això els converteix en grans reguladors de possibles plagues, ajudant a disminuir l’ús de pesticides en els conreus.

Ratapinyada orelluda menjant un insecte. Foto: desconegut

També juguen un paper en el control de malalties, ja que moltes es transmeten a través dels mosquits que ells mengen. Un cas conegut últimament és el del virus de la Zika, transmès pel mosquit Aedes aegypti. Per aquestes raons moltes comunitats espanyoles, com Madrid, Catalunya o Navarra estan instal·lant caixes refugi per afavorir les poblacions de ratpenats i la seva reproducció.

Caixa refugi en un hort urbà de Barcelona. Font

SÓN GRANS POL·LINITZADORS I DISPERSORS DE LLAVORS

Alguns ratpenats juguen un paper crucial en la pol·linització de més de 500 espècies de plantes i de dispersió de llavors (quiropterocòria). Moltes espècies depenen exclusivament d’aquests animals per reproduir-se i sense ells, s’extingirien. El cas més conegut és el de la flor de l’atzavara, planta de la qual s’obté el tequila. Només és pol·linitzada pel ratpenat Leptonycteris curasoae i els patrons de floració de l’atzavara estan relacionats amb els patrons de migració d’aquesta espècie a Mèxic.

Ratpenat nassut petit (Leptonycteris yerbabuenae) alimentant-se del connector de la flor del Agave.Foto: Barry Mansell

Alguns casos de coevolució són sorprenents, com el del ratpenat amb la llengua més llarga (el 150% de la longitud del seu cos). També és el mamífer amb la llengua més llarga del món. Es tracta d’Anoura fistulata i és l’únic que pol·linitza una planta anomenada Centropogon nigricans, tot i l’existència d’altres espècies de ratpenats en el mateix hàbitat de la planta.

El ratpenat Anoura fistulata i la seva llarga llengua. Foto de Nathan Muchhala

Les espècies dispersores de llavors juguen un paper fonamental en la regeneració de les selves, ajudant a les plantes a colonitzar nous territoris en hàbitats fragmentats o després de catàstrofes naturals. S’estima que dispersen d’una a vuit vegades més llavors que les aus en les regions tropicals.

EL SEU SISTEMA IMMUNOLÒGIC ÉS ÚNIC

Els ratpenats són l’hoste natural de moltes espècies de virus. Poden ser portadors de fins a 100 malalties alhora, però no solen emmalaltir. Com ho fan?

A diferència de nosaltres, que només activem el sistema immunològic en resposta a una infecció, el dels ratpenats està sempre activat. Això els permet ser immunes a malalties greus com l’Ebola, la ràbia, el virus de Hendra, la SARS (síndrome respiratòria aguda greu) i MERS (síndrome respiratòria de l’Orient Mitjà). Investigant el funcionament del seu sistema immunològic, es podria trobar la clau per controlar o eradicar aquestes malalties en persones.

Espècies portadores del virus de l’ebola. Font

Hi ha altres investigacions en medicina basades en els ratpenats, com l’estudi d’un enzim de la saliva del vampir comú. S’estudia com una alternativa segura i eficaç en el tractament dels accidents vasculars cerebrals.

Desmodus rotundus. Foto:Michael & Patricia Fogden

SÓN BONS INDICADORS BIOLÒGICS

Moltes espècies són sensibles a la degradació del seu hàbitat. Per tant, estudiant les variacions en les poblacions de ratpenats, es pot tenir un coneixement sobre l’estat de l’ecosistema. Si vols saber més sobre què és un bioindicador la Irene t’ho explica en seu article sobre bioindicadors fluvials.

SÓN REGULADORS DE L’ECOSISTEMA

A causa de la seva gran mobilitat i activitat, els ratpenats en les regions tropicals participen en el repartiment heterogeni d’energia i nutrients i en la distribució de les plantes. També són presa de nombrosos animals com rèptils, aus i altres mamífers.

Els ratpenats també creen nínxols on altres animals poden viure. Per exemple, el guano (excrements) de les espècies que viuen a les coves proporcionen matèria orgànica per al desenvolupament de comunitats d’invertebrats.

SÓN BENEFICIOSOS ECONÒMICAMENT

Com hem vist, els ratpenats dispersen llavors o pol·linitzen moltes plantes. Almenys 163 d’elles tenen un interès econòmic. A més, el guano pot ser usat com a fertilitzant.

El seu efecte controlador de plagues d’insectes i malalties també reporta beneficis econòmics en el sector agrari, mèdic, turístic …

CONSERVACIÓ

Per acabar, ja hem vist que els ratpenats són clau per als ecosistemes i la seva desaparició comporta greus conseqüències en la resta d’espècies. No obstant això, s’enfronten a les següents amenaces:

• Fragmentació del seu hàbitat
• Pertorbació dels seus refugis
• Caça directa per part dels humans
• Malalties com la síndrome del nas blanc, causada per un fong que ha matat més d’un milió de ratpenats a 4 anys.
• Contaminació, per exemple causa de l’ús de pesticides que disminueix el nombre d’insectes o s’acumulen en el seu cos al menjar-los.

Ratpenats amb síndorme del nas blanc. Foto: Nancy Heaslip

Un 21% dels microquiròpters estan amenaçats i un 23% en risc. A les teves mans està difondre la importància d’aquests animals, que sovint estan ben a prop nostre, perquè siguin considerats com el que són: uns éssers fascinants.

REFERÈNCIES

• Clutton-Brock, Juliet et al. 2002. Animal. Pearson Educación
• The amazing world of bats
• Bat conservation trust
• Differential responses of cryptic bat species to the urban landscape
• Importancia ecológica de los murciélagos
• Dispersión de semillas por murciélagos: su importancia en la conservación y regeneración del bosque tropical
• Murciélagos para frenar el virus zika
• Los murciélagos, el antivirus del zika
• ¡Feliz año del murciélago!
• Un murciélago de ciudad puede comer 600 mosquitos a la hora
• Bat flight and zoonotic viruses
• Murciélagos podrían ayudar a seres humanos a desarrollar inmunidad ante enfermedades mortales
• Foto de portada: guineu voladora de cap gris (Pteropus poliocephalus), Royal Botanic Gardens, Sydney. Foto: Mireia Querol Rovira.

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.

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.

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.

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.

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.

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

• Centro de Control y Prevención de enfermedades, Estats Units.
• Bioterrorism: Implications for the Clinical Microbiologist, Wolfgang Klietmann
• Biological warfare agents, Duraipandian Thavaselvam.
• Respuesta de la salud pública a las armas biológicas y químicas. Guía de la OMS.
• Armas biológicas. Luis J. Galán.
• Imatge de portada: Alltimes10s

Biological warfare: silent weapons

Today, the panic and terror that a biological attack is an important concern for the most powerful countries. What are biological weapons? What organisms are used for their production? Is there a possibility of a bioterrorist attack? This article is the answer to these and more questions.

INTRODUCTION

The military use of microorganisms and substances derived from its activity is known as biological warfare. They are generally used to create disease, panic, terror and death in the population. If this objective is carried out clandestinely, we are talking about bioterrorism. Biological weapons are considered weapons of mass destruction, difficult to control and silent weapons (the detection time is extended due to the periods of incubation). 

These military methods have been used since ancient times. The Mongols threw the corpses infected with the plague against the walls of the cities enemy; in the war of 1867 in Paraguay, the soldiers threw corpses with cholera to wells to infect their enemies and decrease its troops. In the 20th century, with the increase of knowledge in Bacteriology and Virology, many countries began to produce biological weapons, as for example the creation of Fort Detrick in USA facilities and  Biopreparat laboratory in Russia. In 1972 was held the Convention on the prohibition of the production and distribution of biological weapons, was the arrival at an agreement to not produce this type of weaponry. However, in 2001, several civilian Americans suffered a biological attack with anthrax. The result was 5 deaths and an increase in insecurity against a biological attack. 

There are many types of biological weapons according to its objective (humans, plants or animals) or the biological component present (bacteria, viruses, toxins). In this article will analyze different biological agents most likely to use. The following table shows some examples, although the list could increase if we consider genetically modified agents.

Examples of bioagents used in biowarfare. Autor Duraipandian Thavaselvam

 

BACTERIOLOGICAL WEAPONS

This type of weapons is composed of bacteria or its spores (forms of resistance). Most of these organisms are easily found in nature and some of them are genetically modified to acquire a greater capacity for infection, increased resistance to the conditions of the environment, etc.

The body that most feared is Bacillus anthracis, popularly known as anthrax. This form of Bacillus bacterium forms resistant spores that can remain infectious in the environment for years. It may infect via three routes: skin lesions, through ingestion of spores or by breathing them. The latter is the most dangerous case and most often used in biological warfare. Even so, this bacteria cannot be transmitted between people, which would be used in a certain range, like for example one person. 

Photomicrograph of Bacillus anthracis. The red circle designates the endospores. Public photo of CDC

 

A good biological weapon would be one that could spread through the air and spread person to person. Yersinia pestis is a bacterium that meets this profile. It is responsible for the known as the black death that took the lives of more than 50 million people in the 14th century. There are three types of plague: bubonic (the most common and transmitted by the bite of a flea), septicemic and pneumonic (the most virulent and the most interesting in terms of its use as a biological weapon). Currently, Yersinia pestis is controlled by antibiotics but a laboratory created a resistant strain through genetic modification. This fact would imply that current medicine would not serve to neutralize it.

Electron photomicrograph of scanning (SEM) of Yersinia pestis (Public Photo from CDC)

 

Bacteria of the genus Brucella (cause of human brucellosis), Francisella tularensis (cause of tularemia), vibrio chloreae (cause of cholera disease) and other microorganisms are considered possible bacteriological weapons. These last are classified at lower levels of endangerment due to factors such as previous immunization of the population. Note that some experts believe that there are many possible bacteria, that genetically modified, they could become dangerous biological weapons.

VIRAL WEAPONS

Viruses are infectious particles that can only multiply inside of other cells. So they have different specific mechanisms to enter and infect a cell and replicate inside it. These features make them the perfect biological weapon. Many of them are natural pathogens of man. They need small infective doses to produce the disease and can transmit different forms of person to person.

Smallpox is the best-known virus used as a possible biological weapon. Humans are the only natural carriers of this virus. This is very contagious and has a large virulence (capacity of infection). Currently, it is considered eradicated, but two samples were kept in laboratories in the United States and Russia. Theoretically, they should be removed at the end of 1993, but no one said that this had happened. The smallpox virus as a biological weapon would be very dangerous since currently population is not immunized and his could generate a new pandemic.

Microphotography with electron microscope of smallpox virus (public photo of the CDC)

 

Another very important virus in recent years is the Ebola virus. It produces hemorrhagic fevers with a high mortality rate. His diagnosis is difficult and its biological cycle is virtually unknown. These characteristics make this virus a perfect candidate as a biological weapon. Even so, note that it is a fragile virus that only survives a few hours in the middle. It has great difficulty of dispersion is not transmitted by air. There is no cure, but it can be treated in early stages by a serum with antibodies against the virus. Other virus hemorrhagic fevers as the Marburg viruses of the family Araviridae and others are also good candidates for biological agents for war. 

Microphotography with electron microscope of ebola virus (public photo of the CDC)

 

TOXINS 

There are a large number of bacterial toxins that could be used as a biological weapon. They have high mortality rates, are very toxic and are easily produced, as it would be the case of the toxin of Clostridium  botulinum. These toxins produce botulism. Another interesting toxin is ricin (extracted from the shrub Ricinus communis) which has already been used as a biological weapon, has no antidote, and according to the CDC is one of the most powerful poisons that are known.

Using genetic modification has been achieved that bacteria such as Escherichia coli (that do not produce these toxins) can generate them. By inserting special genes in non-pathogenic bacteria, is becoming easier to produce large amounts of toxins.

·

DO NOT PANIC! Current Nations have extensive prevention and Biodefense programs. The research and knowledge of these microorganisms are the solutions to a possible biological attack.

REFERENCES

• Center for disease control and prevention (CDC), USA.
• Bioterrorism: Implications for the Clinical Microbiologist, Wolfgang Klietmann
• Biological warfare agents, Duraipandian Thavaselvam.
• Respuesta de la salud pública a las armas biológicas y químicas. Guía de la OMS.
• Armas biológicas. Luis J. Galán
• Cover Photo: Alltimes10s

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.

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.

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.

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.

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.

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.

·

¡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

• Centro de Control y Prevención de enfermedades, Estados Unidos.

• Bioterrorism: Implications for the Clinical Microbiologist, Wolfgang Klietmann

• Biological warfare agents, Duraipandian Thavaselvam.

• Respuesta de la salud pública a las armas biológicas y químicas. Guía de la OMS.
• Armas biológicas. Luis J. Galán.
• Foto de portada: Alltimes10s