Flatulencia mesozoica y cambio climático

Hoy en día, el metano producido por las bacterias que viven en el tracto digestivo del ganado constituye una de las principales fuentes de dicho gas de efecto invernadero. Recientemente, un grupo de científicos británicos se dieron a la tarea de calcular la producción de dicho gas durante el mesozoico, cuando una buena cantidad de saurópodos poblaban la tierra.
Para su estudio utilizaron un modelo similar a aquel que se utiliza para calcular la producción de metano por herbívoros contemporáneos.
Según sus cálculos, las flatulencias de estos colosos ascendieron a 520 millones de toneladas por año, cantidad equivalente a las emisiones de metano actuales. Sin embargo, los autores también señalan que la producción pudo haber sido mayor considerando que el área vegetada disponible era mayor que la que prevalece actualmente y el clima era cálido, húmedo y sin cubiertas de hielo polar permanentes.
De acuerdo con el modelo propuesto, la producción de dicho gas pudo haber sido suficiente para que el mesozoico se mantuviera en una temperatura cálida.

Apatosaurus. Imagen de Charles R Knight tomada de Wikimedia Commons.

Es importante notar que, aunque nuestra imaginación deambule alrededor de un montón de enormes dinosaurios flatulentos, son los microbios viviendo en los estómagos de dichos dinosaurios los que hicieron posible el calentamiento global mesozoico.
Por otro lado, los dinosaurios herbívoros fueron solo una de varias maquinitas productoras de metano, por lo que la producción total de metano durante dicho periodo fue seguramente mayor a la propuesta por el modelo.
Artículo de referencia:

Wilkinson DM, Nisbet EG, & Ruxton GD (2012). Could methane produced by sauropod dinosaurs have helped drive Mesozoic climate warmth? Current biology : CB, 22 (9) PMID: 22575462

Sutterella, autismo y el enigma de nuestra relación con los parásitos

La variedad de microorganismos que pueden ser nuestros huéspedes es tan grande que, hace relativamente pocos años, se arrancó el Proyecto del Microbioma Humano. Este proyecto intenta entender quiénes y cómo viven en nuestro cuerpo y cuál es la influencia de su presencia en nuestra salud. Muchas son las especies que se han caracterizado no solo dentro de este proyecto si no en la investigación microbiológica en general. Sin embargo, aun hay mucho por saber. Por ejemplo, los trastornos gastrointestinales que sufren las personas con desórdenes del espectro del autismo han sido relacionados con anormalidades histológicas, inflamación y otros trastornos funcionales. Sin embargo, un grupo de investigadores de la Universidad de Columbia encontraron en un primer estudio que los trastornos gastrointestinales observados podrían ser debidos a la presencia de un tipo particular de bacterias: las pertenecientes a la familia Alcaligenaceae.

En un segundo estudio encontraron que, en efecto, en la mitad de las muestras de niños con autismo estudiados se encontró a la bacteria Sutterella. Dicha bacteria, sin embargo, no estuvo presente en niños sin autismo pero con trastornos gastrointestinales comparables. 

Sutterella wadsworthensis. Imagen de. Dr. Kari Lounatmaa tomada de la Science Photo Library.

Sutterella wadsworthensis. Imagen de. Dr. Kari Lounatmaa tomada de la Science Photo Library.

El hallazgo es interesante por dos razones principales. La primera es que las bacterias del género Sutterella han sido encontradas, en múltiples circunstancias, en muestras fecales humanas y en otros animales. Han sido encontradas en pacientes con apendicitis, peritonitis, abscesos rectales o perirectales, en personas con la enfermedad de Crohn y con colitis ulcerosa. Pero también en pacientes aparentemente saludables. Por lo que el hallazgo en las circunstancias aquí descritas es un punto importante para la caracterización de dicha bacteria. La segunda razón es que nos ayuda a entender mejor el cuadro de los trastornos gastrointestinales en las personas con autismo y esto, sin duda, será importante para mejorar el diagnóstico y los subsecuentes tratamientos. Se ha visto que muchos niños con autismo tienen problemas gastrointestinales severos que pueden complicar el manejo clínico y contribuir a los problemas conductuales. Por otro lado, los autores del estudio mencionan que en otro estudio llevado a cabo por ellos encontraron una disminución en la presencia de otros grupos de bacterias del Phylum Bacteroidetes en niños con autismo y trastornos gastrointestinales. Entonces, podría ser que una disminución de este tipo de bacterias modificara la respuesta inmune y la resistencia a la colonización por bacterias nocivas. Es decir, cuando las bacterias de un tipo están ausentes – por la razón que sea- otras bacterias podrían tener cancha libre para colonizar. Aunque quedan muchas preguntas por responder, ahora tenemos un poco más de información que nos permita entender la forma en que bacterias como Sutterella interactúan con otros miembros de nuestra microfauna y cómo esto influye en nuestra salud. Artículo de referencia:

Williams, B., Hornig, M., Parekh, T., & Lipkin, W. (2012). Application of Novel PCR-Based Methods for Detection, Quantitation, and Phylogenetic Characterization of Sutterella Species in Intestinal Biopsy Samples from Children with Autism and Gastrointestinal Disturbances mBio, 3 (1) DOI: 10.1128/mBio.00261-11

Tu y tus parásitos, por siempre

No ha habido un solo momento durante la evolución humana en que no hayamos estado en contacto con formas de vida infecciosas: virus, bacterias, hongos, protozoos, artrópodos y helmintos. Los cambios en los estilos de vida han propiciado cambios dramáticos en nuestra relación con los parásitos. Por ejemplo, la revolución del neolítico, cuando los seres humanos cambiaron su vida nómada para asentarse y dedicarse a la agricultura, implicó también una revolución parasitaria. De forma casi paralela a la primera cosecha vegetal, los seres humanos ancestrales hicieron su primera generosa cosecha de gripa, varicela, paperas y sarampión.

Y ni que decir durante la primera domesticación animal: todo estuvo listo para que el intercambio de parásitos entre seres humanos y animales domésticos tuvieran las condiciones ideales para afianzarse.

Cada vez que hay un cambio ambiental o de estilo de vida, la comunidad de parásitos que nos rodea y con los que interactuamos día con día también cambia; de tal suerte que nuestra conducta, nuestra forma de vida e incluso varios aspectos de nuestra diversidad cultural se relacionan estrechamente y están limitados por esos parásitos nuestros. La influencia de los parásitos en nuestras vidas y evolución es, en muchos casos, sorprendente.

Algunos estudios sugieren que la variación en fertilidad entre diferentes poblaciones humanas está relacionada con la diversidad de la comunidad de patógenos. De hecho, mientras mayor sea la diversidad de enfermedades infecciosas mayor es la fertilidad. Por lo tanto, también esperaríamos que mientras más exitosa sea la lucha contra las enfermedades parasitarias alrededor del mundo menor será la fertilidad. Ya lo veremos.

A lo largo de las últimas décadas se ha descubierto que varias enfermedades “no parasitarias” pueden, en su mayor parte, deberse a parásitos. Tal es el caso del hepatocarcinoma, el cáncer de estómago y el cáncer cérvico uterino. Hay quienes sugieren que –incluso- para el año 2050 los científicos habrán demostrado que la mayoría de los cánceres tienen un origen infeccioso.

El espectro de enfermedades mentales también incluye dentro de sus agentes causantes a los parásitos: ya sean bacterias, virus y otros parásitos presentes en nuestro cuerpo desde el útero, durante la niñez e incluso en la edad adulta. Por ejemplo, la exposición pre o post natal al herpes simplex 2 se ha relacionado con casos de psicosis y esquizofrenia. La infección del protozoario Toxoplasma gondii se ha relacionado con casos de demencia, desordenes obsesivo-compulsivos, bipolaridad, hiperactividad, epilepsia, depresión y también esquizofrenia.

Chulada de imagen de Toxoplasma gondii tomada de Wikimedia Commons.

Muy interesante en el caso del Toxoplasma es el hecho de que puede generar cambios en la personalidad, por lo que si consideramos que la prevalencia de dicho parásito varía enormemente de un país a otro (de 0 a 100%) podría ser el caso de que la conducta de naciones enteras pudiera estar influenciada por un parásito. Además, el protozoario en cuestión afecta de forma diferente a hombres y mujeres, lo que a la larga podría modificar los roles de géneros y, por lo tanto, algunas prácticas culturales.

Entre los biólogos conductuales, sin embargo, es mejor conocido el caso de la influencia del nivel de parásitos en la asimetría fluctuante de varias especies, incluidos los humanos. Se ha visto que la simetría perfecta entre el lado izquierdo y derecho de nuestro cuerpo puede verse modificada por la influencia de varios factores, incluyendo la carga de parásitos. El nivel de simetría puede influir conductas como la elección de pareja; de hecho, se ha visto que a ellas les gustan simétricos.

La lista de la influencia de los parásitos en nuestras vidas sigue: influyen en la cantidad de horas de sueño (dormimos más para recuperarnos de una enfermedad), el olor de nuestro cuerpo (olemos diferente dependiendo de la enfermedad), la forma y la prevalencia en el uso de especies de cocina (utilizamos más especies al cocinar carnes, las cuales se descomponen más fácilmente que otros alimentos), las parejas que elegimos (ya sea por su simetría o por los cambios que generan en nuestra conducta), el nivel de nausea y vómito durante el embarazo (al parecer las mujeres embarazadas reaccionan con más fuerza ante fuentes potenciales de patógenos).

Cordero crudo con ralladura de gengibre y romero. Imagen de Salimfadhley tomada de Wikimedia Commons.

Además, los brotes infecciosos pueden generar conductas de rechazo, aislamiento o dispersión limitada entre grupos humanos, por lo que es posible que a lo largo de la historia nuestra carga parasitaria haya influido de forma importante en la emergencia de religiones e idiomas nuevos.

En resumen, no hemos estado solos a lo largo de nuestra historia evolutiva. Nuestros parásitos han estado y estarán siempre ahí, influyendo y -de cierta forma- manipulando diversos aspectos de nuestras vidas. La relación puede ser tan estrecha que si sientes que alguien habla dentro de tu mente ¡puede ser por Toxoplasma gondii!

Artículo de referencia:

Thomas, F., Daoust, S., & Raymond, M. (2012). Can we understand modern humans without considering pathogens? Evolutionary Applications DOI: 10.1111/j.1752-4571.2011.00231.x

Gorilas, humanos y el pequeño gran salto de Plasmodium

Las especies cercanamente relacionadas no solo comparten genes, también comparten parásitos en cualquiera de sus presentaciones: virus, bacterias, gusanos, protozoarios, etc. Cuando se comparan los árboles filogenéticos de especies emparentadas de hospederos con los de sus parásitos las similitudes son muy a menudo asombrosas: los árboles de los últimos espejean los de los primeros. Al indagar sobre el origen de los parásitos en una especie, es común considerar como los sospechosos principales a las especies cercanas a ésta. Por ejemplo, cuando se averigua sobre el origen de los parásitos humanos el sospechoso de siempre es el chimpancé, por ser nuestro pariente vivo más cercano. Hace casi una década supimos que el virus VIH (causante de sida) tuvo su origen en los chimpancés y el año pasado estos primos nuestros también fueron culpados por ser los portadores de una especie de Plasmodium (P. reichenowi) que estaba cercanamente relacionada con Plasmodium falciparium, el protozoario causante de la malaria en humanos. De hecho, en su momento se pensó que la relación entre ambas especies era tan cercana que seguramente habían divergido al mismo tiempo que los chimpancés y los humanos lo hicieron a partir de un ancestro común. Pero ahora resulta que el sospechoso original –el chimpancé- parece no ser el reservorio principal de dicho parásito, si no los gorilas occidentales (Gorilla gorilla). Eso es lo que sugiere un estudio publicado en la edición del 23 de septiembre pasado en la revista Nature. Gorila (Gorilla gorilla gorilla, fotografía de Ltshears) y Plasmodium (fotografía de Ute Frevert). Según Weimin Liu, autor principal del estudio, y su equipo de 21 colaboradores, el hecho de que los chimpancés hubieran sido considerados como los reservorios originales de Plasmodium se debió a los métodos que utilizaron en su estudio: la muestra estaba limitada a solo unos cuantos simios, la mayoría en cautiverio y viviendo en proximidad con humanos. Para mejorar dicho estudio, Liu y su equipo utilizaron cerca de 3,000 muestras de heces fecales de 3 subespecies de chimpancés, dos de gorilas y una de bonobo. La gran mayoría de dichas muestras provinieron de poblaciones silvestres, es decir, no habituadas a la presencia humana. Sí, para su estudio utilizaron popós de simios de las que fue posible obtener información valiosísima. Por increíble que parezca, las muestras estaban cuidadosamente guardadas en bancos creados para tal efecto ya que fueron colectadas con anterioridad para llevar a cabo estudios de infecciones retrovirales en simios. Cuando éste y otro tipo de muestras son almacenadas y utilizadas de forma eficiente es posible obtener información para varios estudios, maximizando los beneficios de la colecta original. Es posible encontrar aquí otro ejemplo sobre esta costumbre ya no tan excéntrica entre los biólogos. Pero volvamos a los orígenes de la malaria. Por medio de métodos moleculares tradicionales Liu y su numeroso equipo extrajeron de las heces fecales secuencias de ADN de varias especies de Plasmodium, de tal suerte que fue posible saber qué especies de simios habían sido infectadas, en qué proporción, por cuántas especies de Plasmodium y qué tan relacionadas estaban las diferentes especies del mortal causante de la malaria. Como resultado de sus análisis encontraron la presencia de Plasmodium en entre el 32 y el 48% de las muestras provenientes de chimpancés y gorilas, pero no encontraron evidencia de infección ni en los bonobos (Pan paniscus) ni en los gorilas orientales (Gorilla beringei). Además, las especies de dicho protozoario que se encontraban más cercanamente relacionadas con la que infecta a los humanos (Plasmodium falciparium) fueron los encontrados en los gorilas occidentales (Gorilla gorilla). Bueno y ¿de qué nos sirve saber esto? Árbol filogenético de los parásitos de Plasmodium que infectan a los grandes simios. C1-C3 corresponde a las especies de chimpancés, G1-G3 a las especies de gorilas estudiadas. Ilustración tomada de la revista Nature. Con este tipo de estudios, relativamente comunes en la actualidad, se alebrestan las esperanzas de que dichos estudios permitirán entender y/o predecir la siguiente epidemia humana. La posibilidad existe, pero no es ni directo ni sencillo ni inmediato. Aun así, no es nada despreciable el bagaje con el que este tipo de estudios contribuyen a nuestro entendimiento de los orígenes de las enfermedades humanas. Según Edward C Holmes, quien publicó en el mismo número de Nature un comentario respecto al articulo de Liu y colaboradores, dicho estudio ilumina y al mismo tiempo obscurece el asunto de los orígenes del famoso Plasmodium. La idea de que eran los chimpancés –y no los gorilas- los principales reservorios del parásito tenía una gracia especial: al poder inferir el momento en que chimpancés y humanos divergieron era entonces sencillo inferir el momento en que ambas especies de Plasmodium habían divergido. Sin embargo, ahora que el principal sospechoso es el gorila la cosa se complica porque estamos hablando de una transmisión cruzada entre especies. En otras palabras, el linaje del hospedero y el parásito no resultaron ser una copia fiel. En consecuencia, con la nueva propuesta de Liu y su cuantioso equipo, ahora es incierto el momento en que Plasmodium saltó de los gorilas a los humanos y será necesario, según comenta Holmes, llevar a cabo más estudios respecto a la diversidad genética del protozoario en otras especies de mamíferos. Estos estudios permitirían tener otros puntos de referencia para entender a qué velocidad y de qué manera ha evolucionado el linaje de Plasmodium. ¿Será necesario colectar más excrementos? Si, sería lo ideal, y esta vez de una muestra más extendida que considere otras especies de mamíferos.

Articulo de referencia:

Liu, W., Li, Y., Learn, G., Rudicell, R., Robertson, J., Keele, B., Ndjango, J., Sanz, C., Morgan, D., Locatelli, S., Gonder, M., Kranzusch, P., Walsh, P., Delaporte, E., Mpoudi-Ngole, E., Georgiev, A., Muller, M., Shaw, G., Peeters, M., Sharp, P., Rayner, J., & Hahn, B. (2010). Origin of the human malaria parasite Plasmodium falciparum in gorillas Nature, 467 (7314), 420-425 DOI: 10.1038/nature09442
Holmes, E. (2010). Malaria: The gorilla connection Nature, 467 (7314), 404-405 DOI: 10.1038/467404a
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El artículo de Liu y colaboradores también ha sido comentado por Ed Yong en su blog Not Exactly Rocket Science, el diario “El país” y por Donald G. McNeil en el New York Times, entre otros.