Indice
1.
Introduccion
2. Ecología. Orígenes del
término
3. Control
Biológico
4. Armas
biológicas
5. Interacciones a nivel
genético
6. Conclusión
7. Bibliografía
La ecología es la ciencia que
estudia las interacciones que establecen los organismos unos con
otros y con su ambiente
físico. Es las más antigua y asimismo la más
nueva de las subdivisiones principales de la biología.
Es por lo menos tan antigua como la inquisidora mente humana,
imposible de ser ignorada por nuestros ancestros
homínidos. Sin embargo como ciencia "dura"
es joven, porque sólo recientemente los biólogos
han sido capaces de idear la forma de analizar la multitud de
variables que
afectan a los organismos en su ambiente
natural, de estudiarlas cuantitativamente y de construir modelos,
establecer hipótesis y someter a prueba las
predicciones.
Contando con herramientas
como el cálculo la
estadística y los modelos de
soft, se pueden complementar las investigaciones
que tienen su origen en las observaciones sensibles de la
naturaleza.
De hecho, los investigadores que sentaron el nacimiento de la
ecología
como ciencia eran
atentos observadores de la naturaleza. Con
el posterior avance de las herramientas
de estudio y el descubrimiento de la diversidad y la relevancia
del mundo microbiano, surge la posibilidad de aplicar conceptos
nacidos originalmente para la biología de
macroorganismos a este nivel. Asimismo la complejidad de estos
microecosistemas generó la necesidad de crear nuevos
conceptos o ampliar los preestablecidos, en un intento por
describir más fehacientemente las interrelaciones que
ocurren a nivel microscópico.
Estas interrelaciones ocurren entre los microorganismos a nivel
bioquímico, físico, metabólico,
genético. Las interacciones no se limitan a las
comunidades microbianas sino que involucran a macroorganismos,
influyendo no solo en su rol ecológico sino en su dirección evolutiva, llegando a participar
en procesos de
especiación. La transferencia horizontal de genes
recientemente documentada constituye un interesante ejemplo de
esto último, permitiendo el origen de interesantes
cuestionamientos a la teoría
de "supervivencia del más apto" darwinista. Estos
cuestionamientos proponen a la cooperación como un fuerte
mecanismo de evolución, desplazando de ese rol a la
competencia.
El estudio sistemático de interacciones ha
concentrado el interés de
ecólogos, microbiólogos, bioquímicos,
fisiólogos, etc, permitiendo desarrollar campos de
investigación tendientes a evaluar sus
posibles aplicaciones en la industria,
agricultura,
salud. De esta
manera las investigaciones
no limitan su importancia a un laboratorio,
sino que son relevantes directa o indirectamente al resto de la
población.
Estas aplicaciones pueden resultar tan beneficiosas como
perjudiciales. Desde hace tiempo se conoce
la capacidad de ciertos microorganismos de degradar el
petróleo, recalcitrantes, xenobióticos y su
aplicación en la biorremediación de sitios
contaminados, otros son útiles para el incremento en la
fertilidad de suelos
agrícolas. En contraste, desde la antigüedad se
conocen ejemplos del uso de agentes biológicos con fines
bélicos, aunque su identificación y desarrollo son
posteriores, alcanzando su máxime en la
actualidad.
De la amplia gama de aplicaciones actuales, destacamos
el uso de microorganismos como agentes de biocontrol y como
armas
biológicas.
2. Ecología.
Orígenes del término
El término ecología parece que se
empleó por vez primera a mediados del siglo XIX. El 1 de
enero de 1858, el naturalista – trascendentalista de Nueva
Inglaterra
(Estados
Unidos) Henry David Thoreau escribía a su primo George
Thatcher, de Bangor, Maine: «El señor Hoar
está aún en Concord, ocupado en la Botánica, Ecología, etc., con el
propósito de que le resulte verdaderamente provechosa su
futura residencia en el extranjero.»
Aunque el origen del término es dudoso, en
general se acepta que fue el biólogo alemán Ernst
Haeckel el primero que lo definió en el siguiente párrafo:
Entendemos por ecología el conjunto de
conocimientos referentes a la economía de la
naturaleza, la investigación de todas las relaciones del
animal tanto con su medio inorgánico como orgánico,
incluyendo sobre todo su relación amistosa y hostil con
aquellos animales y
plantas con los
que se relaciona directa o indirectamente. En una palabra, la
ecología es el estudio de todas las complejas
interrelaciones a las que Darwin se
refería como las condiciones de la lucha por la
existencia. La ciencia 7de
la ecología, a menudo considerada equivocadamente como
«biología» en un sentido restringido,
constituye desde hace tiempo la esencia
de lo que generalmente se denomina «historia natural».
Como se ve claramente por las numerosas historias naturales
populares, tanto antiguas como modernas, este tema ha
evolucionado en íntima relación con la
zoología sistemática. En la historia natural se ha
tratado la ecología de los animales con
bastante inexactitud; de todos modos, la historia natural ha
tenido el mérito de mantener vivo un amplio interés
por la zoología. Esta cita apareció en un trabajo
de Haeckel en 1870, aunque parece que empleó el
término por primera vez en 1866. Aproximadamente siete
años antes, el zoólogo francés Isodore
Geoffroy St. Hilaire había propuesto el término
etología para «el estudio de las relaciones de los
organismos dentro de la familia y
la sociedad en el
conjunto y en la comunidad»,
y aproximadamente al mismo tiempo el naturalista inglés
St. George Jackson Mivart acuñó el término
hexicología, que definió en 1894 como
«dedicada al estudio de las relaciones que existen entre
los organismos y su medio, considerando la naturaleza de la
localidad en que habitan, las temperaturas e iluminación que les acomodan y sus
relaciones con otros organismos como enemigos, rivales o
benefactores accidentales e involuntarios».
La gran influencia de Ernst Haeckel en sus días,
mucho mayor que la de Mivart o St. Hilaire, explica la poca
aceptación de los términos etología y
hexicología y la adopción
común del término ecología de Haeckel. Como
es sabido, el término etología de St. Hilaire se ha
convertido posteriormente en sinónimo de estudio del
comportamiento
animal.
La definición de Haeckel, que implica el concepto de
interrelaciones entre los organismos y el ambiente, ha sido
objeto de interpretaciones algo distintas y quizá
más profundas desde 1900. Por ejemplo, el ecólogo
inglés
Charles Elton definió la ecología como la
«historia natural científica» que se ocupa de
la «sociología y economía de los
animales». Un norteamericano especialista en
ecología vegetal, Frederick Clements, consideraba que la
ecología era «la ciencia de la comunidad»,
y el ecólogo norteamericano contemporáneo Eugene
Odum la ha definido, quizá demasiado ampliamente, como
«el estudio de la estructura y
función
de la naturaleza».
Independientemente de dar una definición precisa,
la esencia de la ecología se encuentra en la infinidad de
mecanismos abióticos y bióticos e interrelaciones
implicadas en el movimiento de
energía y nutrientes, que regulan la estructura y
la dinámica de la población y de la comunidad. Como muchos de
los campos de la biología contemporánea, la
ecología es multidisciplinaria y su campo es casi
ilimitado. Este punto ha sido claramente expresado por el
ecólogo inglés A. Macfadyen:
La ecología se ocupa de las interrelaciones que
existen entre los organismos vivos, vegetales o animales, y sus
ambientes, y éstos se estudian con la idea de descubrir
los principios que
regulan estas relaciones. El que tales principios
existen es una suposición básica -y un dogma- para
el ecólogo. Su campo de investigación abarca todos
los aspectos vitales de las plantas y
animales que están bajo observación, su posición
sistemática, sus reacciones frente al ambiente y entre
sí y la naturaleza física y química de su
contorno inanimado… Debe admitirse que el ecólogo
tiene algo de vagabundo reconocido; vaga errabundo por los cotos
propios del botánico y del zoólogo, del
taxónomo, del fisiólogo, del etólogo, del
meteorólogo, del geólogo, del físico, del
químico y hasta del sociólogo. Invade esos terrenos
y los de otras disciplinas establecidas y respetadas. El poner
límite a sus divagaciones realmente uno de los principales
problemas del
ecólogo y debe resolverlo por su propio interés.
(Animal Ecology: Aims and Methods. 1957)
Objetivos
- Analizar el uso que ha dado el hombre a
algunas interacciones microbianas observadas en la
naturaleza. - Conocer y evaluar la importancia de las interacciones
génicas en el mecanismo evolutivo.
Generalidades.
Alrededor del mundo, las enfermedades de los cultivos
ocasionan pérdidas estimadas del 12% del total producido,
y las pérdidas en postcosecha se encuentran entre el 10 y
50%. Por lo tanto, es necesario hallar formas de prevenir el
daño causado por microorganismos, con el fin de asegurar
una provisión estable de alimentos. Una
forma de realizarlo es mediante el uso de agroquímicos
(pesticidas y fertilizantes), sin embargo estos contribuyen a la
acumulación de residuos tóxicos en las cosechas y
en el ambiente, con serias consecuencias para la salud humana. Además
los pesticidas no permiten un control efectivo
de muchas enfermedades producidas por
fitopatógenos del suelo. La
utilización de microorganismos antagonistas o enmiendas
orgánicas es una alternativa para mejorar la nutrición y resistencia de
las plantas así como disminuir la incidencia de
enfermedades.
La estabilidad ecológica inherente a los ecosistemas
naturales y su autorregulación característica, se pierden cuando el
hombre
modifica las comunidades naturales a través de la ruptura
del frágil tejido de interacciones a nivel de comunidades.
De todas formas, esta ruptura puede ser reparada restituyendo los
elementos reguladores perdidos en la comunidad. A través
de la adición o el incremento de la biodiversidad
que funcionan en los ecosistemas
agrícolas. Una de las razones más importantes para
restaurar y/o mantener la biodiversidad
en la agricultura,
es que presta una gran variedad de servicios
ecológicos. Uno de estos servicios es
la regulación de la abundancia de organismos indeseables a
través de la predación, el parasitismo y la
competencia.
Predadores, parásitos y patógenos actúan
como agentes de control natural que, bien manejados, pueden
regular la población de componentes indeseables o no aptos
en un agroecosistema particular.
Esta regulación se llama "control
biológico" y DeBach (1964) la define como "la
acción de parásitos, predadores o patógenos
que mantiene la densidad de la
población de un organismo plaga en un promedio menor del
que ocurriría en su ausencia".
En la naturaleza existe una interacción continua
entre los potenciales patógenos y sus antagonistas de
forma tal que estos últimos contribuyen a que no haya
enfermedad en la mayoría de los casos; es decir, el
control biológico funciona naturalmente. La observación de este hecho natural permite
el aislamiento de un biocontrolador de un mismo ambiente donde
prolifera el patógeno.
Se han descrito varios mecanismos de acción de
los antagonistas para controlar el desarrollo de
patógenos. Ellos son: antibiosis, competencia por espacio
o por nutrientes, interacciones directas con el patógeno
(micoparasitismo, lisis enzimática).
Un importante y posible mecanismo de acción
antagónica es la competencia. Se puede definir competencia
como el desigual comportamiento
de dos o más organismos ante un mismo requerimiento,
siempre y cuando la utilización del mismo por uno de los
organismos reduzca la cantidad disponible para los demás.
Un factor esencial para que exista competencia es que haya
"escasez" de un elemento, si hay exceso no hay competencia. La
competencia más común es por nutrientes, oxígeno
o espacio.
La competencia por espacio también ha sido
reportada; se menciona que las levaduras son efectivas
colonizadoras de la superficie de plantas y se destaca la
producción de materiales
extracelulares (en especial polisacáridos) que restringen
el espacio para la colonización por otros
microorganismos.
Otro mecanismo de biocontrol es la interacción
directa con el patógeno. Existen dos tipos de
interacciones directas entre los antagonistas y los
patógenos. Ellas son el parasitismo y la
predación:
- Parasitismo: El término parasitismo se refiere
al hecho de que un microorganismo parasite a otro. El
parasitismo consiste en la utilización del
patógeno como alimento por su antagonista. Generalmente
se ven implicadas enzimas
extracelulares tales como quitinasas, celulasas,
Beta-1-3-glucanasas y proteasas que rompen las estructuras
de los hongos
parasitados. Hongos
hiperparásitos Los ejemplos más conocidos de
hongos hiperparásitos son Trichoderma y Gliocladium.
Ambos ejercen su acción mediante varios mecanismos entre
los que juega un rol importante el parasitismo. Hongos del
género Trichoderma han sido muy
estudiados como antagonistas de patógenos de suelos como
Rizoctonia solani, Sclerotium rolfsii y Sclerotium cepivorum y
existen varias formulaciones comerciales desarrolladas a partir
de ellos. - Predación: En el caso de la predación
el antagonista se alimenta de materia
orgánica entre la cual ocasionalmente se encuentra el
patógeno.
Para ser más eficaces, los antagonistas deben
ser:
- Genéticamente estables.
- Efectivos a bajas concentraciones.
- Fáciles de reproducir en medios de
cultivo económicos. - Efectivos para controlar un amplio rango de
patógenos. - Preparados para ser distribuidos en una forma
fácil. - No tóxicos para los seres humanos.
- Resistentes a los pesticidas.
- Compatible con otros tratamientos (químicos y
físicos). - No patogénico para las plantas.
- Activos contra el patógeno de múltiples
formas
Bajo condiciones ideales, como en el laboratorio,
los antagonistas pueden proteger completamente a las plantas de
los patógenos. En el campo, el control de enfermedades es
un poco menos exitoso. Los factores críticos incluyen a la
humedad, disponibilidad de nutrientes y pH.
También es importante seleccionar una cepa agresiva del
antagonista.
Control biológico de microorganismos
patógenos:
Control biológico de Sclerotium rolfsii Sacc. en Phaseolus
vulgaris mediante la utilización de Penicillium
notatum.
Es un patógeno relevante de plantas con importancia
económica en zonas tropicales. Se han aplicado algunas
medidas de control sin obtenerse resultados suficientemente
satisfactorios:
PCNB (Pentacloro-nitrobenceno) aplicado al suelo, el cual
presentó un buen efecto fungistático en la
superficie, pero debajo de ésta provocó un
crecimiento micelial vigoroso y abundante formación de
esclerocios. La aplicación de este producto
constituye además una presión
selectiva favorable para hongos de géneros tales como
Fusarium y Pythium, causando al mismo tiempo una reducción
en otros sectores de la microflora. Igualmente, se ha
señalado que algunos de estos productos
pueden afectar las poblaciones de saprófitos y
actinomicetes, reconocidos antagonistas de fitopatógenos,
lo cual crea una situación potencialmente
peligrosa.
En pruebas de
campo, DCNA (2, 6-Dicloro-4-Nitroanilina) disminuye la incidencia
de la enfermedad y contribuye así al incremento en la
producción de maní. Sin embargo, en
la mayoría de los casos la información obtenida en pruebas de
laboratorio es contradictoria cuando se compara con los
resultados de campo.
Algunos fumigantes desaparecen rápidamente si el
suelo tiene un alto contenido de materia
orgánica; la rápida descomposición de estos
productos se
debe a la actividad microbiana. Como alternativa para el control
de este importante grupo de
patógenos, se seleccionó Penicillium notatum como
biocontrolador, el cual mostró en pruebas de laboratorio e
invernadero una acción antagónica que se expresa en
inhibición de la germinación de esclerocios,
invasión y maceración de éstos,
supresión del crecimiento saprofítico y de la
producción de esclerocios del patógeno (Díaz
y col., 1974) (Díaz y col., 1977).
El aislamiento de Penicillium notatum, probado en
trabajos posteriores, demostró ser un antagonista efectivo
para el control biológico de Sclerotium rolfsii en suelo
natural y condiciones de campo. Penicillium. notatum induce una
maceración y por lo tanto desintegración de los
tejidos de los
esclerocios de Sclerotium rolfsii siendo su efecto
antagónico un caso típico de hiperparasitismo
(Pineda y Polanco, 1982).
Control biológico de insectos plaga:
Los artrópodos plaga (insectos y ácaros) pueden ser
infectados por microorganismos que les ocasionan enfermedades
como bacterias,
virus y
hongos. Bajo ciertas condiciones, como la humedad elevada o
abundancia de la plaga, estos organismos de ocurrencia natural
pueden multiplicarse y ocasionar brotes de enfermedades o
epizootias que pueden acabar con una población. Las
enfermedades pueden ser un control natural muy importante de
algunos artrópodos plaga. Algunos patógenos han
sido producidos en masa y se encuentran disponibles en
formulaciones comerciales. Estos productos, son llamados
insecticidas microbiológicos, bioremediadores o
bioinsecticidas. Algunos de estos todavía se encuentran en
fases experimentales, otros ya están disponibles por
muchos años. Formulaciones de la bacteria Bacillus
thuringiensis o Bt, por ejemplo, son ampliamente usadas por los
productores. La mayoría de patógenos de los
artrópodos son específicos a ciertos grupos y a
ciertas etapas de vida de los insectos. Los productos
microbiológicos no afectan directamente a los insectos
benéficos y, por lo general, no son tóxicos para
los seres humanos y para las otras especies.
Control de plantaciones ilícitas
Este ejemplo nos pareció particularmente interesante
porque a diferencia del concepto original
de biocontrol no se controla ninguna plaga ni patógeno y
además se utiliza como biocontrolador un agente que
frecuentemente es el patógeno a controlar.
Los EE. UU. aisló una especie de Fusarium que provoca
enfermedad en la planta de coca y pensaba liberarla en Colombia.
Este hongo se ha venido estudiando desde los años 60
cuando de manera accidental se relacionó su acción
devastadora sobre plantas de coca (Erytroxylum coca) cuando una
importante compañía mundial de gaseosas, cultivaba
plantas de coca en una estación experimental en Hawai y
éstas se marchitaban y luego morían una vez
germinaban; se importaron nuevas plantas y también
morían, pero no atacaban las plantaciones nativas. En los
años 70 y muy temprano en la década de los
años 80s algunas agencias gubernamentales como la USDA-ARS
(Departamento de Agricultura de los Estados
Unidos-Servicio de
investigaciones Agropecuarias) duplicaron las investigaciones y
aislaron las especies patogénicas de Fusarium oxysporum
como Fusarium oxysporum f.sp.erythroxyli. La cepa más
conocida se denominó EN-4 y fue aislada por el Dr. David
Sands. Fusarium oxysporum f.sp.erythroxyli.
La utilización de Fusarium como micoherbicida es
un tanto irresponsable, prematura y de alto riesgo. La no
especificidad del hongo, su largo período de permanencia
en suelo, su gran capacidad de cambiar d una forma
metabólica a otra y su alta toxicidad (es productor de
micotoxinas y distintos metabolitos tóxicos para el hombre y
animales) son suficientes argumentos que hablan en su contra.
Mucho más si se tratara de especies introducidas o
manipuladas genéticamente.
Este hecho respalda las acusaciones realizadas por parte
del gobierno cubano,
el que denuncia a los EE.UU por la liberación de un agente
patógeno activo contra las plantaciones de tabaco, principal
cultivo de la isla.
4. Armas
biológicas
Otras de las interacciones que ocurren naturalmente es
la producción de enfermedades por parte de microorganismos
a otros organismos vivos, incluyendo al hombre. En
esta interacción se basa el desarrollo de una "nueva"
tecnología
bélica: las armas biológicas. Se trata de armas
hechas con agentes infecciosos -como bacterias,
hongos y virus- o sus
metabolitos que provocan enfermedades humanas o plagas en los
cultivos y en el ganado. Algunos de los agentes que se prestan al
uso como armas biológicas son los mismos microorganismos
vivientes, o las toxinas producidas como consecuencia del
metabolismo de
microbios, plantas y animales. Algunos autores consideran a las
toxinas como agentes químicos; sin embargo, en 1972 fueron
incluidas dentro del listado de la Convención de Armas
Biológicas.
En ese sentido se define como guerra
biológica al desarrollo y la multiplicación y la
posterior utilización de microorganismos patógenos,
es decir productores de enfermedades, con el fin de atacar una
población y ocasionar su destrucción mediante la
dispersión de tales agentes. La guerra
biológica como tal es más antigua que lo que
creemos. En épocas antiguas, cuando una ciudad era sitiada
por invasores, estos utilizaban catapultas para arrojar por sobre
las murallas los cuerpos de los enfermos – por ejemplo de
peste bubónica- con el fin de diseminar le enfermedad en
la ciudad atacada. Sin embargo, ha adquirido una nueva
dimensión en estos días, puesto que la facilidad de
su producción las hace accesibles para los grupos
terroristas. Las características de las armas
biológicas son, como analizaremos posteriormente,
perfectamente compatible con el modus operandi de los terrorista
y constituyen no sólo un arma de destrucción masiva
sino también una forma de infundir el pánico en la
población (basta citar el ejemplo del terror de la
población norteamericana ante la aparición de casos
de carbunco). Sumado a esta situación, el profundo avance
en los conocimientos genéticos y moleculares de los
organismos vivos potencia la
peligrosidad de estos agentes.
Agentes potenciales
Virus | Bacterias | Toxinas |
Ébola, Fiebre amarilla, Viruela, | Bacillus anthracis | Ricina |
Botulinica | ||
Yersinia pestis | Micotoxinas |
En general, las bacterias son más
fácilmente utilizables que los virus. Esto es porque la
manipulación de agentes virales altamente peligrosos debe
hacerse en un laboratorio correctamente equipado (clase 4); de lo
contrario, un escape accidental podría tener consecuencias
devastadoras para la misma comunidad terrorista que pretende
utilizarlo. Es valido agregar que muchas de las enfermedades
infecciosas asociadas a la guerra biológica son
endémicas en la mayoría de los lugares sospechosos
de desarrollar un arma biológica. Otra situación
interesante es la posibilidad de utilizar el virus Viruela, este
es el argumento que esgrimen lo EE. UU. y la ex URSS contra la
destrucción de las únicas cepas de virus que
teóricamente existen en el mundo.
Las armas biológicas son tentadoras por varias
razones:
- Son fáciles de traficar. No pueden ser
captadas por los detectores de metales en los
aeropuertos, por los rayos X o por
perros
entrenados, como sí pueden descubrirse las armas de
fuego, las granadas y los explosivos plásticos. - Son baratas (se estima que para empezar puede
necesitarse menos de un millón de dólares, pero
la toxina del botulismo puede producirse por apenas 400
dólares). - Son una vía ideal para causar pánico
social. - A diferencia de las armas químicas, necesitan
sólo del microbio para reproducir el agente en gran
cantidad. - Los agentes biológicos son inodoros,
insípidos, y cuando están dispersos en una nube
de aerosol, son invisibles al ojo humano porque el
tamaño de partícula del aerosol es extremadamente
pequeño (1 a 5 micrómetros o micrones). Es muy
difícil ubicar a los que las usen en un eventual
ataque. - Los organismos vivos (patógenos microbianos),
requieren períodos de incubación de 24 horas a 6
semanas entre la infección y la aparición de los
síntomas. Esto tiene al menos dos implicancias: por un
lado pueden continuar teniendo un impacto significativo (mucho
después al ataque inicial, a largo plazo). Por otro lado
significa que un ataque biológico puede ser terminado
antes de que la población blanco pueda detectarlos u
ocurrir en secreto. De esta forma los efectos podrán ser
confundidos con un brote natural de una enfermedad (por
ejemplo, la sintomatología inicial del carbunco es muy
similar a una gripe.
Los "ataques" a EE. UU. ocurrieron en épocas
donde aumenta la frecuencia de los casos de Influenza. El
pánico social, es de esta manera, inevitable.
El hecho de que la palabra ataque esté entre
comillas no es casual, algunos han sugerido que los casos de
carbunco han sido ocasionados, de alguna manera, por el gobierno
estadounidense, para justificar su ofensiva a países
terroristas.
5. Interacciones a nivel
genético
Las interacciones entre los organismos no se limitan a
un intercambio bioquímico, mucho menos a un contacto
físico sino que además existen estrechas relaciones
genéticas, el antecedente más espectacular lo
constituye el origen endosimbionte de las mitocondrias, hecho que
se ha podido constatar con la secuenciación del genoma de
Rickettsia, que ha resultado extraordinariamente semejante al de
las mitocondrias.
Todavía, las bacterias y los virus continúan
intercambiando genes, regulando ecosistemas y manteniendo la
complejidad
Existen ejemplos de microorganismos que establecen una
relación genética
con artrópodos que deriva en la alteración del
curso normal de su ontogenia.
Wolbachia
En la década de los cincuenta un equipo de
científicos se encontró con dificultades
inesperadas al intentar cruzar dos razas distintas de una misma
especie de mosquito. Durante unos 20 años la causa de esta
incompatibilidad constituyó un misterio. Finalmente, en
1971, Janice Yen y Ralph Barr (Universidad de
California) establecieron que una bacteria del género
Wolbachia es la culpable del fenómeno hoy conocido como
"incompatibilidad citoplasmática.''
Yen y Barr demostraron que la incompatibilidad
citoplasmática tiene lugar cuando machos infectados por
Wolbachia se aparean con hembras no portadoras de la bacteria. En
este tipo de cruces o no se produce descendencia o ésta es
muy reducida. Los investigadores comprobaron que la barrera
reproductiva puede ser eliminada mediante un tratamiento
antibiótico que libere a los mosquitos de sus
endosimbiontes bacterianos.
Las bacterias del género Wolbachia son
microorganismos capaces de infectar células de
testículos
y ovarios de muchas especies de insectos y de otros
artrópodos, alterando profundamente la reproducción de sus
hospedadores.
Dependiendo de la especie afectada, la presencia de
Wolbachia puede conllevar distintas anomalías. Así,
en Insectos, los microorganismos suelen causar la muerte de
los embriones de uno de los dos sexos, generalmente del
masculino. En cambio, en
Isópodos (crustáceos con todas sus patas iguales) y
Anfípodos (malacostráceos acuáticos sin
caparazón) la infección por Wolbachia transforma
machos genéticos en hembras morfológicas y
funcionales. En especies gonocorísticas, el incremento de
la proporción de hembras inducida por la bacteria,
podría derivar en extinción en caso de extenderse
demasiado el efecto feminizante.
Según sus efectos, las alteraciones reproductivas
asociadas a Wolbachia pueden clasificarse en tres
grupos:
- Incompatibilidad citoplasmática: Los machos
infectados únicamente pueden generar una descendencia
normal (en número) si se aparean con hembras infectadas.
La ausencia de descendencia en los cruces incompatibles se debe
o bien a que no se lleva a cabo la fecundación o bien a la muerte de
los embriones. - Inducción de Partenogénesis: Las
hembras infectadas son capaces de reproducirse asexualmente a
partir de óvulos no fecundados, produciendo hijas como
descendencia. - Efecto Feminizante: Las hembras portadoras de
Wolbachia producen una descendencia mayoritariamente compuesta
por hembras. Los embriones infectados con una dotación
genética masculina se desarrollan como
hembras morfológicas y funcionales.
Además de en insectos, los científicos han
encontrado a Wolbachia en una gran variedad de isópodos y
anfípodos, en una especie de ácaro y quizás
en una especie de lombriz.
No hay evidencias de la infección de mamíferos, pero esto no ha significado la
pérdida de interés de los biólogos por la
bacteria.
Papel de Wolbachia en Procesos
de Especiación
Una de las cuestiones más interesantes relacionadas con
Wolbachia, es la que hace referencia a su papel en la
aparición de nuevas especies. Un concepto central de las
teorías
de especiación es el de Aislamiento Reproductivo: los
genes de dos poblaciones aisladas reproductivamente pueden
diverger hasta alcanzar la incompatibilidad genética. En
este punto, se considera que a partir de la especie original han
surgido dos especies.
Según Werren, Wolbachia puede constituir un mecanismo
idóneo para generar aislamiento reproductivo. Werren y sus
colaboradores han observado que en una especie de insecto, tal
aislamiento puede originarse entre dos poblaciones infectadas por
distintas cepas de Wolbachia . Werren sugiere que el mapeo
genético de la diversidad de insectos infectados y no
infectados podría aportar pruebas a favor de esta teoría.
¿Podría Wolbachia infectar vertebrados y
jugar un papel en su
especiación? Hace algunas decadas un grupo de
investigadores intentó, sin éxito,
infectar ratones con varias cepas de Wolbachia. O'Neill puso de
manifiesto que todas las especies analizadas de Wolbachia eran
son muy sensibles a la temperatura
por lo que son incapaces de sobrevivir en animales de sangre caliente.
Sin embargo, para Werren aún es demasiado pronto para
descartar completamente la posibilidad.
Según palabras de Lynn Margulis los "organismos
vivos visibles funcionan sólo gracias a sus bien
desarrolladas conexiones con la red de vida bacteriana (…)
toda la vida está embebida en una red bacteriana
autoorganizadora que incluye complicadas redes de sistemas sensores y de
control que tan sólo empezamos a percibir", como ejemplo
de ello los suelos terrestres se hallan plagados de bacterias en
su mayor parte desconocidas, que cumplen funciones
fundamentales en la degradación de sustancias toxicas o en
la fijación de nitrógeno y en la
regeneración de suelos y ecosistemas marinos y terrestres.
Además, diferentes especies microbianas viven en el
interior de organismos superiores colaborando con la
degradación de sustancias que no pueden digerir o con la
producción de otras imprescindibles para el
organismo.
Algunas de estas interacciones han resultado
beneficiosas, aplicándose para controlar las plagas y
malezas de una forma "natural", evitando los problemas
asociados al uso intensivo de compuestos químicos para tal
fin. Sin embargo esto requiere de un uso racional, debido a que
en otros casos los microorganismos patógenos son fuente de
una nueva arma de destrucción masiva.
El estudio minucioso de las interacciones ha permitido
encontrar ejemplos asombrosos de participación de
microorganismos tanto en la regulación génica como
en la dirección evolutiva. Se manifiesta
así la importancia de las mismas y su implicancia en los
mecanismos evolutivos, orientando los estudios hacia una nueva
Biología.
- Curtis, H. y Barnes S. Biología,
5ta Ed., Editorial Panamericana. 1994. - DIAZ P., C. y N. PONS de LABRADOR. Nota preliminar
sobre organismos antagónicos a Sclerotium rolfsii.
CIARCO IV: 7 – 10. 1974. - DIAZ P., C. y J. L. CASTRO. Estudio sobre el control
biológico de Sclerotium rolfsii. Agronomía
Tropical 29: 539 – 547. 1977. - Máximo Sandín. Las "sorpresas" del
genoma, datos no
publicados, 2000. - Máximo Sandín. Evolución sin Darwin.
Conferencia
en la Universidad
Nacional de Río Cuarto. Septiembre, 2001. - Manuel Mejías ¿Hay que tener miedo al
ántrax? Conferencia en
la Universidad Nacional de Río Cuarto. Octubre,
2002. - José Rafael Leda. EE. UU. lanza hongo mortal
sobre Ecuador.
www….
Autor:
Emiliano Jesus Salvucci
DNI:28571356
Estudiante de Microbiologia
Universidad Nacional de Rio Cuarto
Acerca de la monografía:
Categoría: biología, ecología
Key words: interacciones microbianas, control biológico,
evoluciòn