Artròpodes verinosos i tòxics: quins són i en què es diferencien?

Després dels posts sobre mamífers, peixos i llangardaixos verinosos, des d’All you need is Biology us portem un article sobre artròpodes verinosos i tòxics. Intentarem explicar en què es diferencien i quins d’ells generen aquest tipus de substàncies (i com ho fan). Et sorprendrà!

Animal verinós vs tòxic

Tot i que normalment fem servir aquests dos termes com a sinònims, ¿realment volen dir el mateix? La resposta és NO.

Un animal verinós presenta òrgans o elements (ullals, dents, fiblons) per inocular verí activament com a mecanisme ofensiu o per defensar-se; en canvi, un animal tòxic no presenta òrgans per a la inoculació directa, sinó que la substància tòxica és generada en certs teixits o glàndules especialitzades (o bé adquirida a través de la dieta) i alliberada passivament com a defensa; de vegades, la toxina simplement és present dins el cos de l’organisme, actuant com a mecanisme contra la depredació.

Malgrat aquestes diferències, verins i toxines poden causar efectes força similars, fet que depèn del seu mode d’acció, de la quantitat assimilada i de les característiques de la víctima. Els seus efectes en humans poden anar des d’una simple irritació o envermelliment de la pell (substàncies irritants) a greus afectacions sistèmiques en cas de verins potents.

Artròpodes verinosos i tòxics

Aràcnids

Els aràcnids (subfílum Cheliceromorpha) inclouen a dos dels grups d’artròpodes verinosos per excel·lència: les aranyes i els escorpins. Tots dos presenten òrgans especialitzats per a la injecció del verí, el qual fan servir tant per caçar com per defensar-se.

• Aranyes

Els òrgans responsables de la inoculació del verí a les aranyes són els quelícers, uns apèndixs bucals propis dels queliceromorfs situats per davant de la boca que fan servir per agafar l’aliment. Els quelícers de les aranyes tenen associada una glàndula verinosa i finalitzen en forma d’ullal. Els ullals de les aranyes presenten un canal intern que s’obre en un orifici terminal, permetent que el verí procedent de les glàndules viatgi a través seu i sigui inoculat en el cos de la víctima de manera similar a com ho faria una agulla hipodèrmica.

Les aranyes presenten la forma més evolucionada de quelícers: els quelícers en navalla. Quan amenacen amb picar, el quelícers es separen del cos i els ullals s’eleven i obren com una navalla plegable.

Detall dels quelícers d’una aranya. Imatge de domini públic (CC0) extreta de pixabay.

Entre les més verinoses per a l’ésser humà es troben les aranyes australianes dels gèneres Atrax, Hadronyche i Illawarra (conegudes com “funnel-web spiders” per la forma d’embut de les seves teranyines), el verí de les quals afecta els canals de sodi cel·lulars donant lloc a un alliberament massiu de neurotransmissors.

“Funnel web spider”de l’espècie Hadronyche cerberea. T’has fixat en la gota de verí que penja de l’extrem del seu quelícer?. Imatge de Alan Couch a Flickr (CC 2.0).

• Escorpins

L’òrgan inoculador en els escorpins és el tèlson, una peça situada al final de l’abdomen de molts artròpodes que, en aquest cas, està transformat en un aparell verinós acabat en fibló. Igual que els quelícers de les aranyes, el tèlson dels escorpins està associat a glàndules verinoses i la inoculació del verí té lloc mitjançant la injecció del fibló.

Escorpí de l’espècie Centruroides vittatus, comuna al centre de EUA i del nord de Mèxic. En vermell, el tèlson acabat en fibló. Imatge de domini públic (CC0).

Els escorpins fan servir el verí per caçar, el qual sol ser ric en neurotoxines que provoquen alteracions severes del sistema nerviós central i perifèric de la presa per dissociació dels sistemes simpàtic i parasimpàtic. En humans, el verí pot causar des de dolor local intens fins arítmies cardíaques o edemes pulmonars, com en el cas de l’espècie índia Hottentotta tamulus, considerada una de les més verinoses.

ALERTA!: No tots els aràcnids i grups relacionats presenten glàndules verinoses; p. ex. opilions, solífugs o aranyes camell i amblipigis NO són verinosos.

D’esquerra a dreta: opilió (imatge de Daniel Jolivet a Flickr, CC2 .0), solífug (CC 3.0) i amblipigi (imatge de Geoff Gallice a Flickr).

Miriàpodes

Els miriàpodes (subfílum Myriapoda) es divideixen en milpeus (classe Diplopoda) i centpeus (classe Chilopoda), i tots dos generen substàncies verinoses.

• Milpeus

Els milpeus, caracteritzats per presentar un cos dividit en molts segments amb dos parells de potes en quasi tots ells, són essencialment detritívors i inofensius. Tanmateix, generen substàncies irritants o tòxiques (alcaloides, benzoquinonas, fenols) com a mecanisme defensiu. Aquestes substàncies poden ser càustiques, cremant l’exosquelet d’insectes depredadors o causant cremades a la pell i mucoses d’animals més grans.

Les toxines dels milpeus es generen en unes glàndules situades a cada segment del seu cos conegudes com a odoríferes o repugnatòries, i el seu alliberament pot tenir lloc bé per compressió de l’organisme (p. ex., quan se’l volen menjar) o mitjançant uns orificis situats en els laterals de cada segment.

A simple vista, les glàndules, situades en els laterals del cos, són difícils d’observar. Imatge de Thomas Shahan a Flickr (CC 2.0).

CURIOSITAT: els lèmurs negres de Madagascar (Eulemur macaco) recullen milpeus i, després de mossegar-los i haver estimulat les seves glàndules, se’ls freguen per tot el cos per cobrir-se de les substàncies que alliberen, les quals actuen com a repel·lent d’insectes.

Pots veure-ho en aquest vídeo de National Geographic. Et recomanem que ho vegis fins al final. Et divertirà el resultat!

• Centpeus

Els centpeus, el cos dels quals està menys segmentat i cada segment presenta un sol parell de potes, són carnívors i verinosos. En aquest cas, els òrgans per inocular el verí són les forcípules, unes pinces molt desenvolupades derivades de la transformació del primer parell de potes que claven al cos de les preses o de potencials enemics. Aquestes forcípules estan lligades a unes glàndules verinoses situades a l’interior del tronc de l’individu.

Detall de les forcípules de Scolopendra cingulata. Imatge de Eran Finkle (CC 3.0).

El grup que causa més picades és el gènere Scolopendra, encara que el seu verí en humans, tot i ser la picada força dolorosa, no genera massa complicacions clíniques.

Insectes

Malgrat la seva diversitat, la classe Insecta inclou pocs organismes molt tòxics o verinosos.

Escarabats

Algunes famílies d’escarabats (ordre Coleoptera), com Meloidae, Oedemeridae i Staphylinidae (gèneres Paederus i Paederidus), presenten substàncies tòxiques dins la seva hemolimfa que són alliberades per compressió del seu cos com a mecanisme defensiu contra la depredació. En humans, aquestes substàncies causen dermatitis de diversa gravetat (abrasions).

Estafilínid de l’espècie Paederus littoralis, present a Espanya, França i Itàlia. Imatge de Alvesgaspar (CC 4.0).

En el cas de Meloidae i Oedemeridae, la toxina és la cantaridina, mentre que en els gèneres Paederus i Paederidus és la pederina, una substància exclusiva de les femelles d’aquests escarabats i de certes esponges marines, la qual es creu seria generada per un bacteri simbiont.

Xinxes

Encara que les xinxes (subordre Heteroptera) són més famoses pel seu paper com a vectors de malalties, també són causa de dermatitis en humans (p. ex. família Pentatomidae, per compressió de l’insecte i alliberament de substàncies càustiques i irritants com a defensa) i de lesions per picades acompanyades de l’alliberament d’enzims salivals (p. ex. família Belostomatidae, que fan servir per caçar i dissoldre les seves preses).

Exemplar de Belostomatidae. Tot i que no són pròpiament verinosos, els seus enzims salivals poden donar petits ensurts. Imatge de domini públic (CC0).

Himenòpters

Moltes vespes, abelles i formigues (ordre Hymenoptera) generen substàncies tòxiques o verinoses com a mètode defensiu. Les femelles d’una gran majoria d’himenòpters han desenvolupat un fibló al final de l’abdomen resultat de l’evolució de l’ovopositor (infraordre Aculeata); tanmateix, també n’hi ha que inoculen aquestes substàncies mitjançant mossegades.

Les formigues (família Formicidae) ataquen generalment mitjançant mossegades, i algunes espècies, com les formigues de foc (Solenopsis spp.) o les formigues bala (Paraponera spp., Dinoponera spp.), també mitjançant picades del seu fibló. Entre les substàncies més conegudes està l’àcid fòrmic, exclusiu de la subfamília Formicinae, mentre que les formigues de foc injecten alcaloides del grup de les piperidines. La picada de les formigues bala, localitzades a Centre i Sud-Amèrica, és considerada la més dolorosa entre els insectes segons l’Índex Schmidt (similar a una ferida per arma de foc), encara que no sol ser mortal en humans.

Formiga vermella de l’espècie Solenopsis invicta (esquerra, imatge de domini públic (CC0)) i formiga bala de l’espècie Paraponera clavata (dreta, imatge de April Nobile / © AntWeb.org / CC BY-SA 3.0).

Les femelles de la majoria de vespes dins Aculeata i de les abelles presenten fibló. El seu verí sol ser ric en fosfolipases, i en humans el seu efecte va des d’inflamacions locals a reaccions anafilàctiques greus (en casos d’hipersensibilitat o per nombre massiu de picades, com ha passat algun cop amb “l’abella assassina” a Amèrica). La picada de la vespa caça taràntules (Pepsis formosa), de Mèxic i el sud d’EUA, és considerada la segona més dolorosa després de la de la formiga bala.

Pepsis formosa, una espècie de vespa caça taràntules. Pel nom, podeu fer-vos una idea de la seva mida… Imatge de domini público (CC0).

Papallones i arnes

Moltes papallones i arnes (ordre Lepidoptera), ja sigui en la seva fase larvària, adulta o en ambdues, resulten tòxiques per altres organismes com a mecanisme contra la depredació.

Les erugues de nombroses espècies presenten pèls urticants que causen irritacions i inflamacions en humans (erucisme), com la de la processionària del pi (Thaumetopoea pityocampa), una plaga molt estesa al sud d’Europa i d’Amèrica.

Niu d’erugues de processionària en un pi. Imatge de John H. Ghent (CC 3.0).

D’altra banda, els adults d’algunes espècies, com els de la papallona monarca (Danaus plexippus) o els de les gitanes (Zygaena spp.), tots dos de colors molt cridaners (aposematisme, un tipus de mimetisme), presenten substàncies tòxiques contra depredadors dins dels seus teixits; en el cas de la papallona monarca, les adquireixen per ingestió de plantes tòxiques del gènere Asclepias.

Adult de Zygaena transalpina. Imatge de gailhampshire (CC 2.0).

.             .             .

T’ha semblat interessant? Coneixes algun altre artròpode verinós o tòxic digne de menció? No dubtis a deixar les teves aportacions i preguntes en els comentaris!

Referències

• Haddad Junior, V., Amorim, P. C. H. D., Junior, H., Teixeira, W., & Cardoso, J. L. C. (2015). Venomous and poisonous arthropods: identification, clinical manifestations of envenomation, and treatments used in human injuries. Revista da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical, 48(6), 650-657.
• “What’s the Difference Between Poisonous and Venomous Animals?” de Smithsonian.org.

La imatge de portada és de domini públic (CC0) i va ser obtinguda a través de Pixabay.

Insectes vectors: quina és la causa de la seva expansió?

La setmana passada, la Maribel ens parlà de les epidèmies, moltes de les quals depenen d’insectes vectors. Durant els darrers anys, els medis s’han fet ressò de l’augment sobtat de casos de malalties transmeses per insectes i altres grups d’artròpodes; un dels casos més recents és el del virus zika, el qual és transmès per diferents espècies de mosquit del gènere Aedes (el mateix que el del mosquit tigre, Aedes albopictus). La majoria d’aquests vectors es distribuïen fins fa no gaires anys únicament en regions tropicals, però actualment s’han detectat en latituds més elevades, esdevenint un greu problema de salut a escala mundial.

En aquest article, t’expliquem què són els vectors, alguns dels més importants i per quina raó es troben actualment en expansió.

Què són els vectors?

Segons l’epidemiologia, un vector es defineix com un agent (persona, animal o microorganisme) que transmet un patogen infecciós a un altre organisme, ja sigui directament mitjançant la interacció amb l’organisme susceptible de patir la infecció o bé indirectament transmetent el patogen al menjar, l’aigua o qualsevol altre element proper al receptor amb què aquest pugui interaccionar.

Cicle de la transmisió de les malalties transmesses per vectors (Imatge extreta de l’article de Ellis et al. 2009).

Els vectors de malalties més importants i abundants són els insectes (i altres artròpodes). Si bé és cert que els vectors poden transmetre malalties tant a plantes com a animals, en aquest article ens centrarem en aquells que afecten exclusivament els animals, especialment als humans.

Els insectes com a vectors poden assumir diferents papers en relació al patogen que transporten:

• Vectors mecànics: l’única funció de l’insecte és la de transportar al patogen, el qual no necessita l’insecte per completar el seu cicle de vida (per tant, l’insecte no és un hoste del patogen). Algunes mosques transporten patògens causants de diferents malalties i diarrees, però aquests no necessiten a les mosques per viure; de fet, podrien ser transportats per algun altre vector.

Sarcophaga sp. menjant unes restes de salmó (Imatge de Ernie Cooper ®, 2013)

• Hostes obligatoris: l’insecte vector és, en aquest cas, un element essencial en el cicle vital del patogen, el qual el necessita per completar el seu desenvolupament abans de ser transmès a un altre individu. La majoria d’aquests patògens viatgen dins l’hemolimfa dels insectes (una substància equivalent a la sang). Aquest és el cas de la malària, el patogen de la qual (un protista del gènere Plasmodium) viatja dins de diferents espècies de mosquit del gènere Anopheles.

Mosquit de l’espècie Anopheles stephensi, un dels vectors de la malària (imatge de domini públic, cedida per la CDC).

Encara que molts insectes esdevenen hostes de diferents patògens, generalment no “emmalalteixen” com a resultat d’aquesta relació. Això és lògic si pensem que els patògens necessiten els vectors per assolir el seu hoste definitiu, el qual sol ser un vertebrat (com nosaltres, els humans). Altrament, la supervivència del vector disminuiria i el patogen no podria expandir-se.

Però, encara que no es posin malalts, el patogen moltes vegades indueix en ells canvis (fisiològics, anatòmics, etc.) per tal de potenciar el seu propi poder de transmissió i infecció. Per exemple, alguns mosquits pateixen modificacions estructurals del seu aparell de succió que limiten la sang que ingereixen a cada picada, fent que siguin més proclius a picar moltes més vegades que un mosquit normal.

Però… per què són tan problemàtics els insectes vectors?

Alguns dels patògens més problemàtics tindrien una dispersió limitada si no fos per l’existència de vectors. La majoria d’insectes vectors són hematòfags (s’alimenten de sang), de manera que proveeixen als patògens d’un sistema de transport directe a la saliva o sang de l’hoste. Per tant, des del punt de vista de molts patògens passar d’un hoste a un altre mitjançant els vectors és essencial per a la seva supervivència i, sobretot, per la seva dispersió.

Per això, es considera que els patògens transmesos per insectes i altres artròpodes són els més perillosos i impredictibles, el que es deu a diversos motius:

• Són els més difícils de prevenir i controlar, doncs presenten una enorme resiliència al seu control i gestió. Això és degut a què estan molt ben integrats en els ecosistemes de les regions on es troben.

• Els vectors augmenten exponencialment el rang i la transmissió dels patògens en relació a aquells que depenen necessàriament del contacte entre organismes. Són agents molt mòbils!

• Actuen de pont entre diferents hostes animals i els humans; sense els vectors, moltes malalties només les patirien certs organismes i no passarien a d’altres.

• Tenen una funció de reservori de patògens, el que és especialment útil de cara a passar els períodes menys propicis per a la infecció (per exemple, l’hivern o les èpoques de sequera).

• D’altra banda, la relació vector–patogen sol durar fins al final de la vida del vector, de manera que aquest sempre tindrà capacitat infectiva.

Exemples de vectors i el seu impacte

És molt probable que en algun moment hagis sentit a parlar d’insectes vectors. Però, saps quins són els més importants i quin és el seu impacte mundial a l’actualitat?

Segons dades de l’OMS, els mosquits constitueixen el grup de vectors més important, així com el més conegut: són els transmissors de malalties com la malària o paludisme, el dengue o la febre groga, així com d’altres malalties potser menys conegudes, com la filariosi limfàtica. A més dels mosquits, les paparres, les mosques, els flebòtoms (subfamília de dípters similars als mosquits), les puces, els triatomins (xinxes de la família Reduviidae) i, fins i tot, alguns caragols d’aigua dolça (Gasteròpodes, Mol·luscs), també actuen com a vectors de malalties.

Flebòtom (Phlebotomus sp.), vector transmissor de malalties com la leishmaniasis (Imatge de domini públic, cedida per la CDC).

Triatoma infestans, una de les xinxes de la família Reduviidae vector de la malaltia de Chagas (Espècimen del Zoologische Staatssamlung München. Localidad: Bolivia, Cochabamba, Leg. Zischka. Autor: Bärbel Stock, CC).

Si vols conèixer moltes més coses sobre cadascun d’aquests vectors i sobre les malalties que transmeten, pots visitar el web de l’OMS. 

Quin és l’impacte dels vectors a escala mundial?

• Cada any es registren a tot el món més de 1.000 milions de casos i més d’1 milió de morts causats per malalties transmeses per vectors.
• Del total de malalties infeccioses conegudes, gairebé el 17% d’aquestes són transmeses mitjançant vectors.
• La malària (vector: mosquit del gènere Anopheles) és la causa anual de més de 600.000 morts, la major part de nens menors de 5 anys. D’altra banda, més de 2500 milions de persones en més de 100 països corren el risc de contraure el dengue (vector: mosquit del gènere Aedes).

Per què es troben actualment en expansió?

La forma com es distribueixen aquestes malalties ve determinada per múltiples factors, tant ambientals com socials.

Els canvis de temperatura i dels règims d’humitat com a conseqüència del canvi climàtic estan introduint modificacions profundes en l’àrea de distribució de molts vectors que, fins fa uns anys, es trobaven limitats a zones tropicals. L’increment de les temperatures mitjanes anuals i les alteracions dels ritmes estacionals en latituds per sobre dels tròpics es creu que serien els majors agents conductors de l’expansió d’aquests organismes. Així doncs, hi ha la possibilitat que, en els propers anys, apareguin o augmentin els casos de persones afectades per patògens transmesos per vectors d’origen tropical en moltes altres parts del món (aquest és el cas del dengue, la febre chikungunya i la febre del Nil Occidental, transmeses per mosquits del gènere Aedes, Anopheles i Culex, respectivament).

Però el canvi climàtic no és, ni de bon tros, l’única causa possible de la seva expansió. La globalització dels desplaçaments i el comerç ha comportat el transport no intencionat de vectors d’unes parts a altres del món. Aquests transports no serien un motiu tan greu de preocupació si no fos perquè els vectors que arriben als nous hàbitats moltes vegades troben les condicions propícies per al seu desenvolupament, la qual cosa té molt a veure amb el que s’exposa en l’apartat anterior.

També hi ha evidències que els canvis en certes pràctiques agrícoles a causa dels canvis en la temperatura i les precipitacions podrien estar influint en la propagació de malalties transmeses per vectors (sobretot degut un maneig inadequat dels recursos hídrics, atès que molts insectes passen per fases larvàries aquàtiques).

Per il·lustrar una mica la situació actual en el cas de les malalties transmeses per mosquits a Europa, pots fer una ullada a la següent infografia del European Centre for Disease Prevention and Control (per descarregar-la en una mida més gran, entra aquí). En aquesta mateixa web, podràs consultar altres infografies i més informació sobre cada vector.

.             .             .

Les malalties transmeses per vectors són d’una gran preocupació a escala mundial. Encara que són impredictibles i difícils de controlar, l’execució d’uns bons programes de monitorització i control, així com la implementació d’unes bones accions de maneig ambiental (sobretot en relació a la gestió dels recursos hídrics) podria frenar bastant el seu avanç. En relació als efectes del canvi climàtic i a la globalització… Es possible que ja fos massa tard? I tu, què n’opines?

Referències

• Centers for Disease Control and Prevention (CDC): Parasites – Insects.
• Ellis, B. R., & Wilcox, B. A. (2009). The ecological dimensions of vector-borne disease research and control. Cadernos de Saúde Pública, 25, S155-S167.
• European Centre for Disease Prevention and Control. Disease Vectors.
• Lemon, S. M., Sparling, P. F., Hamburg, M. A., Relman, D. A., Choffnes, E. R., Mack, A., & Sparling, F. (2008). Vector-borne diseases: understanding the environmental, human health, and ecological connections. Workshop summary. In Vector-borne diseases: understanding the environmental, human health, and ecological connections. Workshop summary. National Academies Press. Link aquí.
• Organización Mundial de la Salud (OMS): Enfermedades transmitidas por vectores.
• Vector-Borne Disease – Primary Examples. MosquitoZone® Corporation.

Imatge de portada: Mosquit transmissor del Chikungunya (del Centre for Disease Control and Prevention).

Icona de perill del mosquit: Ivlichev Viktor Petrovich