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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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