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La resistencia de dos ranas colombianas frente a un asesino silencioso

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Bogotá, D.C. 20 de noviembre de 2018

 


Foto: Dendropsophus labialis | Crédito: Sandra Victoria Flechas


•  Preocupa la limitada información del impacto que tiene en la fauna colombiana la enfermedad quitridiomicosis, que es transmitida por el hongo microscópico Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), y ha sido catalogada por la ciencia como una de las principales causas actuales de extinción masiva.

•  Muestreos extensivos confirman la presencia del hongo en 43 localidades al occidente del país principalmente, e infecciones en 12 familias taxonómicas. Su presencia es una amenaza para las cerca de 814 especies de anfibios registradas en el territorio nacional.


•  Una posible solución a la crisis estaría en la auto inmunización de ciertas especies que limitan el crecimiento del patógeno a través de las células granulares de su piel y la producción de moléculas antimicrobianas.


¿Por qué razón especies enteras de anfibios en el mundo desaparecen a causa de una mortal infección, mientras otras conviven con ella sin consecuencias letales? ¿Su resistencia al contagio estaría en las mismas ranas que la hospedan, el medio ambiente que habitan o las características del agente transmisor? La respuesta definitiva aún es un misterio que la ciencia intenta resolver, pero Colombia se une al reto y avanza en investigaciones al respecto añadiendo piezas a este rompecabezas inconcluso.

Un equipo de expertos compuesto por colombianos y estadounidenses descubrió que dos ranas de los Andes colombianos, que comparten el mismo hábitat de reproducción, conviven con el hongo Batrachochytrium dendrobatidis (Bd) sin presentar registro de disminuciones de sus poblaciones o signos clínicos, demostrando una asombrosa tolerancia y coexistencia con el hongo, considerándose portadoras asintomáticas. ¿La razón? Comunidades de bacterias presentes en su piel que las han hecho inmunes y resistentes como una armadura.


Foto: Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), visto al microscopio | Crédito: Sandra Victoria Flechas, Edgar Medina

Los resultados del estudio, liderado por Vicky Flechas, investigadora adjunta en las Colecciones Biológicas del Instituto Humboldt, fueron compilados en The ISME Journal, revista especializada en todas las áreas de la ecología microbiana.

Se trata de las ranas sabanera (Dendropsophus labialis) y cohete (Rheobates palmatus), las cuales cuentan con una alta presencia de Bd en individuos juveniles de las dos especies, y cuyas intensidades de infección se han mantenido bajas debido, probablemente, a dos mecanismos de defensa presentes en la piel: microbios y moléculas formadas tras la unión de varios aminoácidos (o péptidos) capaces de inhibir el crecimiento o eliminar el hongo, y que en el caso de los adultos fueron proporcionalmente más abundantes que en las etapas anteriores a su desarrollo.

Respecto al estudio, Vicky Flechas comenta: “algo que no se había probado experimentalmente era cómo los péptidos antimicrobianos que secretan las ranas a través de las glándulas de su piel ayudaban a estructurar comunidades de bacterias. Nosotros esperábamos encontrar que estas moléculas mataran gran parte de las bacterias, pero descubrimos que, por el contrario, promovían su crecimiento”.

En sus páginas, el análisis destaca las asociaciones íntimas que todos los organismos vivos establecen con microbios para juntos convertirse en una unidad de selección natural. De esta manera, los macroorganismos ofrecen microhábitats para que se instalen complejas comunidades microbianas que influyen en el estado de salud de sus anfitriones, a través de interacciones mutualistas o parasitarias.

Los microorganismos juegan un papel importante en muchos procesos, por ejemplo, en la transformación, captación de nutrientes y defensa contra patógenos; y también en la predisposición a diferentes enfermedades.

En consecuencia, una mejor comprensión de estos seres diminutos (solo visibles al lente del microscopio), su dinámica y los factores que determinan el establecimiento y estructura de la amalgama bacteriana podrían conducir a estrategias de control de una gran variedad de enfermedades, entre ellas quitridiomicosis.

El experimento

En el laboratorio se realizó una serie de análisis en los que se enfrentó a las bacterias de la piel de las ranas con el hongo mortal. Para esto, fueron tomadas muestras de 24 individuos, se aislaron las bacterias y se probaron 159 tipos morfológicos de organismos contra el Bd, encontrando que una alta proporción de las bacterias (aproximadamente el 80 %) presentó resistencia al patógeno. 

A lo largo de las etapas de la vida, el más alto número de bacterias anti-Bd se encontró en 31 renacuajos de la rana cohete, seguido de 21 en adultos y 15 en juveniles. Para la rana sabanera, fueron detectadas 21 en adultos, 12 en renacuajos y 8 en adultos juveniles.

En contexto: una plaga con apetito insaciable

Entre las enfermedades consideradas hoy como la principal causa de la crisis de conservación mundial de anfibios está la quitridiomicosis, transmitida por el hongo microscópico antiguo y acuático Bd que ha exterminado más de 200 especies. Este microbio devora las proteínas de la piel porosa de los anfibios, un órgano vital en su respiración, hasta llevarlos a la muerte en cuestión de días, debido a un paro cardiaco.
 
Los antecedentes de dónde y cuándo apareció “el peor patógeno del mundo” (considerado así por expertos en su estudio debido al impacto negativo sobre la biodiversidad) apuntan a la península de Corea, durante la década del 50 y por actividades humanas, entre ellas el comercio de especies no regulado, el cual es capaz de desatar, de forma involuntaria, catástrofes ecológicas mundiales.

En Colombia, uno de los países con mayor número de especies de anfibios en el mundo, la información sobre la presencia de este patógeno era bastante limitada hasta hace algunos años. Eran desconocidos, entre otros aspectos, su distribución y las especies infectadas. Por tal motivo, y a partir de 2007, se iniciaron los muestreos respectivos que, hasta el día de hoy, resultan insuficientes: “es extremadamente preocupante que la información sobre la presencia de enfermedades infecciosas emergentes, incluyendo la quitridiomicosis y su impacto sobre la fauna Colombiana, todavía sea tan limitada”, menciona Flechas al respecto.

Y su preocupación no es para menos. Las especies de anfibios siguen siendo afectadas por Bd en casi todos los continentes, y muestreos extensivos en Colombia confirman presencia del hongo en 43 localidades al occidente del país, principalmente, e infecciones en 12 familias taxonómicas. Su presencia es una amenaza para las cerca de 814 especies de anfibios registradas en el territorio nacional.

¿La solución a la vista?

Una de las estrategias más prometedoras para el tratamiento de animales infectados y la prevención de disminución de comunidades de anfibios por causa de Bd, se desarrollaría a través del uso de microorganismos que potenciarían el sistema inmunológico y que podrían, además, ser usados como probióticos que permitirían caracterizar y estudiar poblaciones de bacterias y microcosmos, asimismo su capacidad de colonizar la piel de las especies infectadas y limitar así el crecimiento del patógeno.

Adicionalmente, otros estudios han demostrado que las moléculas formadas tras la unión de varios aminoácidos de un amplio rango de especies de anfibios inhiben el crecimiento de Bd bajo condiciones de laboratorio, por lo cual una probable respuesta a la crisis se daría mediante la composición de estas moléculas de defensa de la piel, las cuales determinarían si los animales pueden o no resistir la quitridiomicosis en condiciones naturales.

Por ahora, esta investigación colombiana sugiere un enfoque más integral para comprender mejor las consecuencias que la enfermedad puede tener en diversas especies y ambientes, y de esta manera informar sobre posibles esfuerzos de mitigación.

Mientras tanto, se adelantan estudios a especímenes depositados en las Colecciones Biológicas del Instituto Humboldt, en Villa de Leyva, recolectadas en las décadas del 70, 80 y 90 con el fin de intentar determinar cuándo llegó el hongo y cuándo estalló la epidemia en el país.

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De “cejas amarillas”, así es nueva especie de rana colombiana

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De “cejas amarillas”, así es nueva especie de rana colombiana

Bogotá, D. C., 07 de marzo de 2016

Rana derecha Fotografía(s): Ariel Parrales Ramírez, curador Colecciones Mariposas Instituto Alexander von Humboldt.

Bogotá, D. C., 07 de marzo de 2016

- Con notables cejas amarillas y cuerpo camuflado, investigadores colombianos confirman una nueva especie de rana que agranda la familia de anfibios mundiales.

- Este descubrimiento indica la riqueza y salubridad de los ecosistemas de la cordillera oriental colombiana.

- Controladores de plagas, así son estos anfibios que aportan nutrientes al suelo que habitan.

Una nueva rana terrestre habita los páramos del complejo Iguaque Merchán, al norte del municipio de Arcabuco (Boyacá), la Pristimantis macrummendozai, especie que desde ahora ingresa al registro del mundo científico tras exploraciones geográficas de investigadores del Instituto Humboldt en la cordillera Oriental de Colombia.
Esta rana, por ahora no calificada bajo amenaza, se destaca por la capacidad de conservar la humedad gracias a los pliegues de su piel, adaptarse a las áreas planas, secas y rocosas, una coloración oscura y camuflada que le permite absorber calor en el frio de los páramos y esconderse de sus predadores, y la presencia de discos reducidos en las extremidades delanteras que le facilitan, entre otras cosas, trepar y esconderse en las rocas.

A diferencia de otras, la Pristimantis macrummendozai aprovecha el ambiente húmedo en los páramos para depositar huevos en tierra y así reproducirse, razón por la cual carece de almohadillas nupciales en las patas delanteras –un mecanismo similar al velcro con las que muchas ranas macho retienen a la hembra, escurridiza, para aparearse en ambientes acuáticos–.

Con este hallazgo, ya suman 10 las especies de ranas de lluvia entre otras, que viven y se reproducen exclusivamente allí, asociadas a los ambientes de alta montaña de la cordillera Oriental colombiana, que reúne 16 complejos de páramos como Chingaza, Santurbán, Almorzadero, Cundinamarca, Guantiva–La Rusia, Tota–Bijagual–Mapamacha, Pisba, Cruz Verde–Sumapaz.

Y es que, al parecer, las alturas desde los 3500 metros ofrecen las condiciones para la reproducción de la nueva especie, así lo demuestra un informe publicado en www.batrachia.com, portal colombiano que compila información de fauna anfibia del país y que a la fecha registra 204 variedades de estas ranas, 40 de ellas distribuidas en 36 complejos con presencia de bosques altoandinos.

Andrés R. Acosta Galvis, curador de Colecciones Biológicas del Instituto Humboldt, afirma que, si bien son esperanzadores estos descubrimientos, “el país requiere aún de un arduo trabajo de campo por la cantidad de zonas con vacíos de conocimiento, el número de colecciones científicas con especies sin estudiar dado los limitados estudios morfológicos y moleculares, lo que supone posibles sorpresas y aportes futuros de Colombia para la ciencia.

A nivel mundial, este tipo de descubrimientos ubica a Colombia entre los cinco países más megadiversos. En el caso de los páramos, demuestra que los complejos de alta montaña equivalen a “islas geográficas” que son nicho de especies únicas, imposibles de encontrar en sitios semejantes, lo cual evidencia la necesidad de protegerlos y de continuar con el inventario de diversidad en estas áreas.

Desde esta perspectiva, hallar nuevas especies en ambientes aislados de páramo augura sorpresas una vez se exploren por completo a lo largo y ancho del territorio nacional. Por ahora, la tarea de documentarlas es el primer paso para conocer la riqueza y diversidad de los ecosistemas terrestres y construir y alimentar el inventario que es la base científica de la megadiversidad.

 

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Colecciones: Una “rana paradójica” que vive en los humedales

La rana paradójica (Pseudis paradoxa) debe su nombre a la disminución de tamaño que experimenta al volverse adulta. En la mayoría de especies de rana, el renacuajo es de menor tamaño que el adulto, pero en este caso ocurre al revés. Los renacuajos de esta rana pueden llegar hasta los 20 centímetros de longitud, mientras que la rana adulta mide en promedio 7 centímetros.

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Colección de Anfibios, Instituto Humboldt. Crédito: Andrés Acosta

Durante el desarrollo del proyecto “Delimitación de páramos y humedales de Colombia”, ejecutado por el Instituto Humboldt, se registraron varios ejemplares adultos en humedales de la Orinoquia. Muchos de los habitantes de la zona no conocían este animal debido tal vez a su actividad nocturna y a su uso de ambientes acuáticos. En la actualidad, esta especie hace parte de los organismos biológicos indicadores en los procesos de delimitación de estos ambientes en las tierras bajas del norte y el oriente del país.

La rana paradójica, descrita hace más de 250 años, es conocida ampliamente por la ciencia pero muy poco por las comunidades locales. Se distingue por su singular biología pues es una de las 10 especies de anfibios conocidas en el país con hábitos netamente acuáticos. Vive en lagunas, lagos, pantanos y se alimenta de invertebrados acuáticos. Sus ojos orientados hacia arriba, le permiten evaluar los posibles depredadores que vienen en esa dirección como algunas aves y otros vertebrados. Adicionalmente, las membranas que tiene entre los dedos de los pies le otorgan una habilidad especial para nadar, habilidad que ágilmente utiliza para evadir las amenazas que le representan peces, babillas, tortugas, serpientes y otros vertebrados que habitan en los humedales. Tiene una piel engrosada con unos pliegues que le permiten tomar oxígeno del agua -además del que adquiere a través de sus pulmones- y también cumple funciones de almacenamiento de agua para soportar, enterrada bajo el fango, la estación seca que dura más de tres meses en los llanos, las planicies del Caribe y el Valle del Magdalena.

Esta rana hace parte de los más de 10000 especímenes que componen la colección de anfibios del Instituto Humboldt y que se encuentran custodiados en nuestra sede de Villa de Leyva.

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A la izquierda, foto de una Pseudis paradoxa hallada enterrada al borde de un humedal y a la derecha, activa en el espejo de agua. Colección de Anfibios, Instituto Humboldt. Crédito: Andrés Acosta

 

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La rana paradójica vista desde abajo. Colección de Anfibios, Instituto Humboldt. Crédito: Andrés Acosta

 

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En la imagen, comparación del renacuajo (colectado en 1982) IND=IAVH-Am 0935 y una hembra adulta IAVH-Am 8228. Colección de Anfibios, Instituto Humboldt. Crédito: Ariel Parrales.
 
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Hábitat de Pseudis paradoxa durante la estación seca. Foto: Andrés Acosta.  

 

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