El investigador Josué Martínez de la Puente de la Estación Biológica de Doñana. Crédito: Zoe Gómez / EBD-CSIC

Por Fermín Grodira

Los mosquitos son transmisores de numerosas enfermedades en personas. Algunas estimaciones cifran en un millón de muertes humanas al año por patógenos que se transmiten por mosquitos. En un contexto de cambio global, con una crisis de biodiversidad junto con una crisis climática en un mundo cada vez más globalizado, las dinámicas de transmisión de parásitos por vectores como el mosquito están cambiando. Conocer su evolución es una cuestión de salud pública y tiene importancia en la conservación de la biodiversidad.

Desde Sevilla Josué Martínez de la Puente, investigador principal de la Estación Biológica de Doñana (EBD-CSIC), un centro del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), estudia los factores que afectan la transmisión de patógenos, principalmente parásitos por insectos vectores, como los mosquitos, a sus hospedadores vertebrados. Su trabajo se centra en la ecología y la evolución de las redes de transmisión de parásitos en un escenario de cambio global. En esta entrevista aborda la relación entre la biodiversidad, los patógenos, las enfermedades, el cambio climático, la globalización y el urbanismo, entre otros factores.

P: ¿Cómo afecta la biodiversidad a los patógenos y viceversa?

R: Se ha planteado que la biodiversidad puede tener un papel protector de la transmisión de patógenos. No obstante, estas relaciones no tienen por qué ser en esa dirección, dependiendo del tipo de patógeno estudiado y sus mecanismos de transmisión. Para comprobarlo, podemos cuantificar la composición de la comunidad de vertebrados que hay en el medio y ver su relación con la incidencia de patógenos. También podemos considerar la diversidad de vectores, como mosquitos, que hay en el territorio y su relevancia en la transmisión de estos patógenos.

P: ¿Qué es la ecología de las enfermedades?

R: La ecología de las enfermedades intenta estudiar cuáles son las interacciones entre los diferentes organismos, patógenos y hospedadores, y de estos con el ecosistema. Dentro de este área, podemos contemplar diferentes mecanismos de transmisión, incluyendo la transmisión directa de patógenos entre hospedadores y aquellos de transmisión vectorial (a través de otros animales que transportan el patógeno, como los mosquitos o las garrapatas). Cuando hablamos de transmisión de enfermedades por vectores consideramos un nuevo actor dentro de esta interacción, esos insectos (u otros grupos de vectores) que permiten la interacción entre hospedadores y patógenos. Dependiendo de qué tipo de patógenos estés estudiando, hay que incluir dentro de este sistema de estudio a los diferentes protagonistas.

P: ¿Qué factor juega la evolución en los patógenos y cómo les afecta?

R: La interacción parásito-hospedador se contextualiza en la hipótesis de la reina roja, cuyo nombre viene del libro ‘A través del espejo y lo que Alicia encontró allí’ de Lewis Carroll. Según esta hipótesis, parásitos (y otros patógenos) y hospedadores se encuentran en una continua carrera de armamentos en la que los parásitos suelen ir un paso por delante. Los parásitos evolucionan para maximizar su éxito de transmisión dentro de los hospedadores, que a su vez intentan mitigar los costes que estos parásitos tienen sobre ellos. Una forma de adaptarse del hospedador es su sistema inmune. Los parásitos generalmente van un paso por delante, ya que su menor tamaño y ciclos de vida más cortos les permite tener un mayor número de generaciones en un tiempo más corto que sus hospedadores, lo que les da una capacidad adaptativa mayor.

P: ¿Cómo estudiáis la evolución en el sistema parásito-hospedador?

R: Explorando los mecanismos que determinan el éxito de transmisión de patógenos en el medio. En particular, con aspectos que nos permiten identificar si diferentes especies o linajes genéticos de parásitos son más o menos competentes (o capaces) de ser transmitidos por las especies de mosquitos que encontramos en nuestro entorno. Hemos encontrado diferencias entre los diferentes linajes de parásitos del género Plasmodium para ser transmitidos por la misma especie de mosquitos. Esas diferencias pueden determinar cambios en su facilidad para ser transmitidos entre hospedadores.

P: ¿Cómo influye el cambio climático?

R: El cambio climático es un factor muy determinante en los patógenos transmitidos por vectores. Por ejemplo, los insectos vectores, como los mosquitos, son animales ectotermos, que dependen de la temperatura y la humedad externa para mantener sus poblaciones viables en el medio. Los estudios que estamos desarrollando nos permiten identificar cómo dos situaciones de temperaturas diferentes pueden determinar las tasas de desarrollo de los mosquitos, su éxito de supervivencia a lo largo del tiempo, cambios en las interacciones con otros organismos como la microbiota, o incluso si pueden tener implicaciones en el desarrollo de los patógenos.

P: ¿A mayor calor, mayor reproducción?

R: No es tan sencillo. Hay muchas asunciones que plantean que con un incremento de la temperatura haya también un aumento de enfermedades. Pero depende de la situación en la que te encuentres, ya que no todas las especies de mosquitos responden de la misma manera a un incremento de la temperatura. Además, la transmisión de patógenos por vectores no solo se puede ver afectada por la temperatura, sino que variables como la disponibilidad de agua también son relevantes. Los efectos puedes esperar que sean diferentes en función de la especie de que se trate en diferentes entornos. Además, en un contexto de transmisión de patógenos, hay que considerar otros aspectos como los efectos de la temperatura sobre la tasa de desarrollo de los patógenos dentro de los vectores, la tasa de supervivencia de los mosquitos cuando están infectados, la abundancia de los insectos en el medio y las interacciones de los vectores con los hospedadores vertebrados. Todos estos componentes forman parte de la capacidad vectorial, que es un parámetro que nos permite entender cómo se transmite un patógeno determinado por vectores en función de las condiciones ambientales. En cualquier caso, los efectos de la temperatura en la transmisión de patógenos no son tan evidentes y probablemente dependen del ecosistema en el que nos encontremos.

P: ¿Cómo esto puede afectar a escala general?

R: Hay estudios que en el caso de los parásitos de la malaria aviar plantean que un incremento de las temperaturas se asocia al incremento de la transmisión de estos patógenos. Pero no tiene por qué ocurrir igual en todos los modelos de transmisión de patógenos. Por ejemplo, sería erróneo extrapolarlo al sistema de transmisión de los parásitos de la malaria humana en la que entran en juego otros factores, como el sistema sanitario, que regula enormemente la transmisión en el medio.

P: ¿La urbanización es otro factor?

R: Sí. La urbanización del medio determina en gran medida la abundancia de mosquitos que encontramos en el territorio. Hay especies que son más urbanas, otras menos urbanas. Un metaanálisis reciente que indagó en estudios con diferentes especies de mosquitos vio que hay ciertas especies de mosquitos, especialmente las invasoras como el mosquito tigre, que parecen verse favorecidas por los procesos de urbanización frente a otras especies en las que los efectos de la urbanización son negativos. Estamos trabajando en esta línea. Acabamos de publicar un trabajo comparando poblaciones de mosquitos en zonas urbanas y periurbanas en Granada y observábamos que para el mosquito común (Culex pipiens), sus abundancias fueron mayores en entornos periurbanos que en entornos urbanos.

P: ¿De qué forma las actividades humanas afectan a la biodiversidad de los vectores y los patógenos?

R: Pueden afectar a la transmisión de patógenos por varias vías. Los sistemas de transmisión de patógenos son sistemas tremendamente complejos que incluyen diferentes hospedadores. En ocasiones ciertos grupos de patógenos pueden ser bioindicadores de buena calidad de un ecosistema porque demuestra que hay todos los eslabones que permiten el desarrollo de estos patógenos. Cualquier actividad humana que repercuta en una pérdida de biodiversidad puede alterar las dinámicas de transmisión de patógenos. Pero también las actividades humanas determinan cambios en la composición de vertebrados y en los usos del territorio. Los cambios en el hábitat pueden repercutir en un incremento en las tasas de contacto de las personas con áreas más prístinas en las que circulaban los patógenos. De este modo, aunque en un primer momento no había riesgo de transmisión porque no había interacción con la fauna doméstica o con los seres humanos, una mayor proximidad de las poblaciones con las áreas de transmisión de patógenos puede incrementar su riesgo de exposición. En este sentido, procesos como la deforestación y entrada en nuevos ecosistemas puede determinar cambios en las dinámicas de transmisión de patógenos.

P: ¿Tienen mala fama los parásitos?

R: Sí. Evidentemente cuando hablamos de parásitos nos viene a la mente patógenos tan relevantes como los causantes de la malaria u otra multitud de patógenos que tienen efectos negativos sobre nuestra salud o la de los animales. No obstante, los parásitos también tienen “su corazoncito”. Los parásitos son formas de vida ampliamente distribuida en el planeta y la biología de la conservación también, en parte, tiene que ir orientada a conservar los parásitos. Cuando se extingue una especie, generalmente se extinguen con ella los parásitos especialistas que solo se encuentran en esta especie. Hay que tener a los parásitos en consideración en los planes de conservación.

P: ¿Qué funciones ecológicas tienen los parásitos?

R: Los parásitos son moduladores de las dinámicas de poblaciones de hospedadores. Hay estudios que demuestran que los parásitos son un importante modulador de las dinámicas de unas aves en Escocia. Cuando se medica a las aves y se reduce la carga de parásitos intestinales cambian las dinámicas de población. Esto afecta también desde un punto de vista de la conservación de ciertas especies. Cuando los seres humanos introducimos vectores y parásitos en ecosistemas prístinos, como pasó en Hawái con la malaria aviar, en este territorio los parásitos causaron importantes declives poblacionales de la avifauna. Los mosquitos, aunque son los animales más mortíferos que encontramos sobre la faz de la Tierra por la enorme diversidad de parásitos que transmiten, también están involucrados en multitud de procesos. Sus fases larvales están involucradas en la degradación de la materia orgánica. Los adultos son fuente de alimentos de murciélagos, de diferentes especies de aves y sus fases larvales de animales acuáticos. Tambiénestán involucrados en la polinización. Hasta estos insectos emblemáticos también tienen un papel importante en los ecosistemas. De toda la diversidad de mosquitos que conocemos solo una proporción razonablemente pequeña están involucrados en transmitir patógenos de relevancia para la salud de las personas.

P: Donde desaparecen los depredadores, ¿los parásitos cumplen una función de regular la población de sus huéspedes?

R: Los parásitos de la malaria aviar cursan generalmente de una manera crónica la infección en las aves. Muchas veces se ven a las aves aparentemente bien cuando están infectadas y aparentemente igual de bien cuando no lo están. De una manera errónea se ha concluido en muchas ocasiones que los parásitos puedan no ser virulentos. Pero cuando se medica a estas aves y se les reducen los parásitos, se observa que son capaces de poner más huevos, sacar adelante más polluelos, están en mejor estado de salud, sobreviven más… Pasa igual en los patógenos que afectan a las personas. Hay patógenos más virulentos y menos virulentos. Todo esto viene modulado por procesos de evolución y de éxito de transmisión que determinan estas circunstancias. Evidentemente puedes encontrarte casos en los que los propios patógenos pueden desencadenar la muerte directa, pero en muchas ocasiones, en condiciones naturales, esto viene mediado por la escasez del recurso, por una situación en la que tienes que sobrevivir a la naturaleza. En este contexto, estar parasitado puede reducir tu probabilidad de supervivencia.

P: ¿La globalización cómo ha afectado a los vectores y a la difusión de patógenos?

R: La globalización es un factor clave en la facilidad de movimiento de patógenos y de vectores entre diferentes partes del planeta. Un ejemplo paradigmático es el mosquito tigre. Es nativo del Sudeste asiático, pero a día de hoy está presente en todos los continentes, salvo en la Antártida, y con una clara tendencia a la expansión. Se vio favorecido en ese traslado entre continentes de neumáticos usados en el que las hembras del mosquito ponían los huevos. Estos huevos aguantan muy bien la desecación y eran capaces, una vez llegaban a estos nuevos territorios, de desarrollar mosquitos viables y continuar el proceso. Es una especie que en la década de 1970 entró en Europa. Pero esto ha venido ocurriendo a lo largo de la historia. En Sevilla había poblaciones de Aedes aegypti, el mosquito de la fiebre amarilla, de los viajes a América. Ahora este mosquito está llegando a Canarias también por los cruceros que vienen de otras islas en las que está presente. Si en un sitio introduces el vector empieza a haber el caldo de cultivo ideal para que pueda haber transmisión de patógenos que antes no podían ser transmitidos por no estar sus vectores. En Europa, el zika, el dengue y el chikunguña son enfermedades que pueden ser transmitidas por estar ya su vector, el mosquito tigre. En Hawái se introdujo el vector de la malaria aviar, probablemente vinculado al transporte de barriles con agua en el que había larvas de mosquitos. Tras asentarse el mosquito vector se introdujo el parásito de malaria aviar con las aves y se posibilitó la transmisión activa de estos parásitos en un nuevo territorio.

P: ¿Cómo afecta la microbiota al mosquito y los parásitos?

R: Esta es nuestra principal línea de investigación hoy en día. Hemos investigando estas interacciones utilizando antibióticos, cuya presencia en las aguas de todos los ecosistemas es otro factor del cambio global que vivimos. La microbiota del mosquito modula la respuesta inmune de estos insectos frente a los patógenos con los que pueden interaccionar. Es un mecanismo complejo porque la diversidad de microbiota es tremenda y se ve afectada por múltiples factores, tales como la especie de mosquito que se trate. Hay diferentes especies que cogemos en el mismo territorio, con diferentes microbiotas. Además, su composición se ve afectada por mecanismos dinámicos a lo largo del tiempo. La alimentación modula la composición de la microbiota de estos insectos. Depende también del lugar de que se trate. Es variable en función de los condicionantes ambientales, que tiene importantes efectos en la biología de los vectores y su interacción con patógenos. Por ejemplo, parece que la microbiota modula el metabolismo de los mosquitos y afecta a la supervivencia y las expresiones de genes en estos insectos. En conjunto, la microbiota afecta a todos los componentes de la capacidad vectorial que determina la importancia de los mosquitos para la transmisión de un parásito.

Contenido realizado dentro del Programa de Ayudas CSIC – Fundación BBVA de Comunicación Científica, Convocatoria 2024