Los anfibios son un grupo de animales vertebrados que existen en la tierra desde hace más de 350 millones de años. Los sapos o ranas, las salamandras y los cecílidos conforman el grupo de los anfibios y en su conjunto comprenden más de siete mil especies que viven en casi todo el planeta, con excepción de los casquetes polares y algunas islas oceánicas.
Los anfibios en riesgo de extinción
Si bien son organismos con una amplia distribución, la mayor riqueza de especies de anfibios se concentra hacia los trópicos, los que se encuentran fuertemente amenazados, como lo señala la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN por sus siglas en inglés), que coloca al 42% de las especies descritas dentro de alguna de las tres categorías de más alto riesgo: peligro crítico, en peligro o vulnerable. De acuerdo a criterios alternativos para asignar niveles de riesgo a la extinción, como el Índice Planeta Vivo (Living Planet Index) se estima que cerca del 80% de las poblaciones de anfibios a nivel mundial han disminuido su abundancia o se han extinguido.
Las causas del declive son diversas y complejas, asociadas a factores como la pérdida del ecosistema por degradación, contaminación y destrucción de hábitats, el aumento en la exposición a rayos UV, la extracción y reubicación de ejemplares para uso comercial o consumo humano, el cambio climático, la introducción de especies exóticas, así como también la aparición de nuevos patógenos.
Un patógeno culpable del riesgo de extinción
Un patógeno en particular es Batrachochytrium dendrobatidis conocido como Bd, un hongo microscópico responsable de la pérdida más grave de la biodiversidad entre los anfibios del planeta. Este hongo pertenece al orden Chytridiales (Familia: Incertae sedis), que como parte de su patogenicidad es capaz de secretar enzimas que degradan celulosa, quitina y queratina, causando la enfermedad denominada quitridiomicosis. Mayormente ataca en las células de la piel de los anfibios y las estructuras bucales de los renacuajos, y en estados avanzados de la enfermedad genera síntomas como decoloración, ulceraciones, falta de apetito, posturas anormales y falta de reacción de escape como signos evidentes en los organismos enfermos. En la figura 1 puedes ver el ciclo de vida de este hongo, capaz de desarrollarse en diferentes anfibios y provocarles la muerte.
En campo, la mayoría de los episodios más severos de mortalidad en masa se han observado en regiones relativamente frías a elevadas altitudes (por arriba de los 1000 metros sobre el nivel del mar). Además, se han identificado picos de infección que corresponden a los meses más fríos del año, así como una mayor supervivencia de los individuos infectados durante los periodos cálidos subsecuentes. La mayoría de los decesos se registran cuando la combinación de lluvias escasas y bajas temperaturas promueven la formación de unos pocos estanques someros donde los individuos se agrupan y resguardan. El hacinamiento promueve la transmisión del patógeno.
También se ha observado que existe una mayor persistencia y probabilidad de infección en anfibios que frecuentan cuerpos de agua permanentes con flujos moderados en comparación con aquellas especies que frecuentan cuerpos de agua con mayor movimiento o cuerpos de agua donde la temperatura es mayor.
A pesar de las numerosas poblaciones de anfibios erradicadas por el hongo, existen sitios donde las especies persisten portando la enfermedad. El estudio de estas poblaciones ha permitido la identificación de una extraordinaria variación de respuestas ante la exposición del hongo, y con ello la exploración de posibles soluciones para controlar la enfermedad.
Figura 1. Ciclo de vida de Batrachochytrium dendrobatidis en cultivo, bajo estas condiciones sigue los estadios de vida A-E: A) Zoospora móvil flagelada; B) zoospora enquistada; C) quiste de zoospora con rizoides; D) esporangio inmaduro; E) zoosporangio maduro monocéntrico con un tubo de descarga (derecha) y dos tubos de descarga (izquierda) en un talo colonial con varios esporangios (Modificado de Berget et al., 2005).
Control de la enfermedad
En condiciones de laboratorio se han probado tratamientos antifúngicos, entre los que se cuentan los siguientes: exposición prolongada a temperaturas mayores a los 28ºC, baños con formalín/malaquita y medicamentos fungicidas de uso veterinario, particularmente el uso de Itraconazol al 0.01% que ha probado ser uno de los más eficaces. No obstante, el uso de estos tratamientos se restringe al trabajo en laboratorio y aunque existen estrategias de control biológico que han probado ser eficientes en el campo, como es el caso de algunos crustáceos como las pulgas de agua dulce (Daphnia magna) que son capaces de consumir las zoosporas del hongo Bd, son pocos y muy recientes los estudios en este tema, y los riesgos potenciales a los ecosistemas siguen siendo altos. Más alarmante aún, los organismos expuestos al hongo en condiciones de laboratorio tienden a infectarse nuevamente en el campo, lo que indica que no existe memoria inmunológica o desarrollo de resistencia.
Bacterias guerreras
Pero no todo está perdido para los anfibios en su lucha contra el Bd. Estudios recientes muestran que un tipo de glándulas llamadas granulares que poseen los anfibios secretan sustancias que en algunos casos presentan propiedades bioactivas específicas contra el hongo; y considerando que se secretan en la piel, éstas son considerados la primera línea de defensa del organismo contra la infección del hongo. Además de estas secreciones, en la piel de los anfibios habita una comunidad muy extensa de bacterias conocida como microbiota y representa la única línea de defensa que no es directamente producida por los anfibios.
Se sabe que diferentes especies, tanto animales como vegetales, viven asociadas con microorganismos en lo que se conoce como relación simbiótica. En muchas relaciones simbióticas, los participantes se necesitan mutuamente, ya sea para mantenerse con vida o para satisfacer determinadas necesidades. Específicamente, el papel benéfico de las bacterias para sus hospederos ha sido el foco de atención en estudios tanto de humanos como de animales silvestres, ya que pueden jugar un papel importante al proveerlos de protección contra patógenos.
Recientemente, se ha encontrado que varias especies de bacterias en la piel de los anfibios juegan un papel relevante en la defensa contra patógenos al producir sustancias de tipo antibiótico. De esta manera, las bacterias pueden actuar como guardianes de los anfibios, protegiéndolos contra la infección del Bd mediante la producción de metabolitos antifúngicos.
Sin embargo, cada especie de anfibio tiene diferente sensibilidad a ser infectada por el hongo. Esto ha sido previsto empíricamente, debido a que a nivel mundial no todas las especies contraen la enfermedad y las que lo hacen no se infectan con la misma intensidad. Por lo tanto, los investigadores se han cuestionado sí las características fisiológicas y ecológicas de cada especie juegan un papel importante para inhibir al patógeno. Así fue como se iniciaron varias investigaciones que condujeron a relacionar la presencia simbiótica de la comunidad bacteriana con la incidencia del hongo Bd.
La evidencia indicó que la diversidad y estructura de la microbiota de la piel de los anfibios está influenciada por varios factores tales como la identidad de las especies, el estadio de desarrollo (larvas o adultos), la temperatura del aire y del agua, la estacionalidad, la ubicación geográfica y por la propia comunidad microbiana presente en el medioambiente.
Por lo tanto, se piensa que la comunidad de bacterias de la piel de los anfibios es diferente entre las estaciones del año y en consecuencia la protección contra el hongo Bd varía a lo largo del año. Un ejemplo de esto se encontró en la ranita Eleutherodactylus coqui, en la que al parecer los cambios estacionales en la comunidad bacteriana limitan la infección en la estación húmeda y caliente del año. Otro ejemplo, es el caso de la ranita australiana Philoria loveridgei, en la que se observó que al disminuir la diversidad de bacterias en la piel incrementó la infección por el hongo.
Probióticos una terapia alternativa
La mayoría de nosotros hemos escuchado hablar del beneficio de los probióticos para la salud humana. Desde este punto de vista, los probióticos son un grupo de bacterias que nos ayudan a preservar un entorno saludable, en particular a nivel de nuestro tracto digestivo. Por lo que el uso de probióticos es cada vez más frecuente en suplementos alimenticios.
En el caso de los anfibios, se ha observado en algunas especies que al eliminar las bacterias de la piel, los individuos presentan mayor mortalidad ante la exposición al Bd que los individuos en los que las bacterias no son manipuladas.
Es interesante que en experimentos usando probióticos en anfibios inoculados con bacterias que producen metabolitos anti Bd se reduce el número de individuos infectados, así como su mortalidad. Así por ejemplo, en experimentos de campo que involucraron la inoculación de probióticos de bacterias anti Bd como Janthinobacterium lividum en la rana Rana muscosa en la Sierra Nevada de E.U., mostraron que las ranas tratadas con baños de probióticos tuvieron picos de infección más bajos que las ranas control; mientras que las ranas control no se recuperaron de la infección, un año después, el 39% de los individuos tratados con probióticos se recuperaron, lo que sugiere que los tratamientos con probióticos permiten a los individuos sobrevivir al evitar que el Bd alcance un umbral letal.
Aunque aún es necesario llevar a cabo más investigaciones para entender el papel de las bacterias y el uso de probióticos adecuados para el control del Bd, los resultados de estudios previos indican que las bacterias tienen un enorme potencial para ayudar a las poblaciones vulnerables de anfibios en su lucha contra la infección del Bd.
Saber Más:
Bletz, M.C., Loudon A.H., Becker M.H., Bell S.C., Woodhams D.C., Minbiole K.P. y Harris R.N. (2013). Mitigating amphibian chytridiomycosis with bioaugmentation: characteristics of effective probiotics and strategies for their selection and use. Ecology letters 16(6): 807-820.
López, M.F., Rebollar E.A., Harris R.N., Vredenburg V.T. y Hero J.M. (2017). Temporal variation of the skin bacterial community and Batrachochytrium dendrobatidis infection in the terrestrial cryptic frog Philoria loveridgei. Frontiers in microbiology, 8:2535.
Stuart, S.N., Chanson J.S., Cox N.A., Young B.E., Rodrigues A.S., Fischman D.L. y Waller R.W. 2004. Status and trends of amphibian declines and extinctions worldwide. Science 306(5702):1783-1786.
http://www.d.umn.edu/~pschoff/documents/StuartetalScience.pdf
Mendoza-Almeralla, C., Burrowes P. y Parra-Olea G. (2015). La quitridiomicosis en los anfibios de México: una revisión Chytridiomycosis in amphibians from Mexico. Revista Mexicana de Biodiversidad, 86(1):238-248.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1870345315300269
Bisbrián Alhelí Nava González es estudiante del Programa Institucional de Doctorado en Ciencias Biológicas Opción Recursos Bióticos.
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D.C. Ireri Suazo-Ortuño es profesora e investigadora del Laboratorio de Herpetología, ambos del Instituto de Investigaciones sobre los Recursos Naturales de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.