Hidrocarburos poliaromáticos y sus efectos tóxicos

HPA - hidrocarburo poliaromatico

Moléculas de HPA

La contaminación del medio ambiente, se ha incrementado con la gran actividad industrial que se ha desarrollado en el último siglo. Estos contaminantes interactúan con el medio ambiente y hacen que los seres vivos de alguna manera la incorporen a su propio organismo causando diversas afecciones.

Los hidrocarburos poliaromáticos se encuentran dentro de los compuestos químicos más peligrosos y tóxicos que se emiten al medio ambiente junto a los metales pesados, los organoclorados y los radionulcleidos.

La referencia histórica más antigua sobre estos compuestos se remonta a 1775, con Percival Pott, quien fue el primero en asociar la exposición al hollín de las chimeneas con el cáncer de escroto de los deshollinadores. Seguramente Pott no supo qué tipo de moléculas intervenían en el proceso de la carcinogénesis, pero su observación fue trascendente y abrió el camino para investigar el cáncer de origen químico.

Los Hidrocarburos Poliaromáticos

Los HPA se generan mediante el proceso de pirólisis o pirosíntesis, que consiste en la combustión incompleta de la materia orgánica. Están formados por la fusión de dos o más anillos aromáticos, con seis átomos de carbono cada uno y que al unirse comparten dos átomos de carbono. Se conocen alrededor de 100 grupos de HPA.

Características y Propiedades Físicas

Los HPA son considerados compuestos orgánicos persistentes (COP), debido a que pueden demorar semanas, meses o años en degradarse. Los de menor peso molecular tienden a absorberse rápidamente y con facilidad se volatilizan. Son insolubles en agua, solamente son solubles en solventes orgánicos como tolueno, acetona, metanol, ciclohexano, tetrahidrofurano. Son liposolubles, por lo que se absorben fácilmente por la piel y penetran al organismo, sobre todo, en fase particulada. La vía inhalatoria también tiene un papel muy importante en la absorción de los HPA.

Su estado físico va a depender del tipo de HPA, donde se toman en cuenta el peso molecular y la presión de vapor que tenga el compuesto; y la temperatura del ambiente donde se encuentra.

Los HPA de menor peso molecular se encuentran generalmente en estado de vapor o gaseoso y los de mayor peso molecular en estado sólido o particulado. Sin embargo, cuando se tiene un HPA de menor peso molecular, a una temperatura de frío extremo, éste puede encontrarse en estado particulado, y un HPA de 5 anillos aromáticos, al encontrarse en un ambiente con clima caluroso lo podemos encontrar tanto en estado de vapor como en estado particulado.

En cuanto a la presión de vapor, cuando un HPA tiene una alta presión de vapor de aproximadamente 1 x 10-5 kPa, éste se encuentra en estado gaseoso, pero si su presión de vapor es baja, de un valor menor a 1 x 10-8 kPa, entonces lo encontramos en estado particulado.

Sin embargo, cuando la presión de vapor del compuesto está dentro de estos dos valores, entonces se puede encontrar tanto en estado gaseoso como particulado.

Fase

Compuesto

 

Presión de vapor,

kPa a 25 °C

PMa

Gaseosa Naftaleno (10-1 a 10-2) 128
Fluoreno (10-3 a 10-4) 166.2
Fenantreno (10-3 a 10-5) 178.2
Antraceno (10-4 a 10-5) 178.2
Gaseosa y

Sólida

Pirene (10-5 a 10-7) 202.3
Benz(a)antraceno (10-7 a 10-8) 228.3
Benzo(a)pireno (10-9 a 10-10) 252.3
Sólida Benzo(e)pireno (10-9 a 10-10) 252.3 (Partículas)
Sólida Benzo(g,h,i)perileno (10-10– 10-11) 276.3

Clasificación química

Los HPA pertenecen al grupo de los compuestos poliaromáticos (CPA), los cuales se clasifican en homocíclicos, si el anillo está formado solamente de átomos de carbono y, heterocíclicos, si en su anillo, además de átomos de carbono, hay uno o más heteroátomos como nitrógeno, oxígeno o azufre.

 Clasificación Química de los Compuestos Poliaromáticos

Grupo Ejemplos
CPA Homocíclicos Benzo(a)pireno

Fenantreno

Pireno

Criseno

Benzo(a)antraceno

Substituidos 1,4-Dimetilfenantreno

1-Hidroxipireno

Carbozol

 

Heterocíclicos Dibenzodioxinas

Dibenzofuranos

Interacción de HPA con el Ambiente

Los HPA pueden ingresar a las aguas superficiales a través de la atmósfera, de descargas y vertidos directos o como consecuencia de suelos contaminados que al deslizarse con las lluvias llegan a estas aguas. Los compuestos de mayor persistencia se acumulan en plantas, peces e invertebrados terrestres y acuáticos. Los mamíferos pueden absorber los HPA por inhalación, contacto dérmico o, en menor frecuencia, por ingestión. Las plantas pueden absorberlos a través de las raíces en suelos contaminados.

¿Cómo entran al medio ambiente?

Los HPA pueden encontrase en el aire como producto de emisiones al aire de los volcanes, incendios forestales,  quema de madera en los hogares, gases de los tubos de escape de automóviles, cocción de alimentos, quema de basura. En aguas de superficie por medio de las descargas de las plantas industriales y descargas de plantas de tratamiento de aguas residuales en suelos destinados a ser sitios de desechos peligrosos, cuando los envases no están debidamente sellados y suelen regarse, contaminando el suelo, por la evaporación a la atmósfera de aguas superficiales contaminadas cuyos HPA presentes luego caen al suelo o cuando se adhieren a partículas como piedras o rocas, que se depositan en el fondo de ríos o lagos, contaminando el suelo. La degradación de HPA causada principalmente por microorganismos puede durar semanas o meses, y cuya lentitud provoca acumulación de estos compuestos en plantas, peces y animales invertebrados acuáticos y terrestres, afectando la cadena alimentaria.

Química Atmosférica

Los HPA pueden reaccionar en la atmósfera, de manera química y fotoquímica, con oxígeno, ozono, radicales oxhidrilo, óxidos de nitrógeno, ácido nítrico, óxidos de azufre y ácido sulfúrico, y producir nuevos compuestos que pueden ser más tóxicos que los originales, entre ellos, carcinógenos potentes.

En general, la descomposición de los HPA está determinada por el tipo de agente químico al que están expuestos, la naturaleza del sustrato en el cual han sido adsorbidos, la temperatura, la luz y la humedad relativa.

Oxidación: Esta puede “activar” a los HPA, es decir, producir compuestos epóxicos similares a los que se producen in vivo mediante la activación metabólica.

 Nitración: Las reacciones de los HPA con los óxidos de nitrógeno y el ácido nítrico forman aza-arenos, muchos de los cuales son mutagénicos. La unión se realiza a través de enlaces covalentes de los metabolitos electrofilicos, altamente reactivos, con los sitios nucleofílicos del ADN.

Precisamente, los HPA que han sido activados por las reacciones de nitración u oxidación en la atmófera se consideran como “iniciadores” potenciales del proceso cancerígeno. Esto mismo sucede in vivo, cuando los HPA son biotransformados y convertidos en productos inductores de mutaciones genéticas.

Sulfación: Se ha reportado que los derivados de azufre de criseno, benzo[c]criseno y dibenz[aJ]antraceno en que un átomo de azufre ha sustituido a un carbono (S-análogos) son carcinógenos aún más potentes que los HPA originales.

Otras reacciones: Otros peróxidos también han demostrado capacidad para oxidar a los HPA y generar diferentes productos de oxidación.

Fuentes de exposición

En la actualidad, se sabe que los HPA son producidos por fuentes naturales, como los volcanes y los incendios forestales, así como por fuentes antropogénicas entre las que destacan: plantas coquizadoras, industria del aluminio, procesos siderúrgicos, refinación del petróleo, minas de carbón, fábricas productoras de electrodos de grafito, limpieza de chimeneas, combustión incompleta del diesel, humo del tabaco, y los procesos de ahumado y asado de la carne.

Poblaciones en riesgo

Tomando en cuenta las fuentes de exposición antes mencionadas, es evidente que las poblaciones en riesgo son prácticamente todas las de las zonas urbanas e industriales, aunque sus riesgos sean variables, dependiendo de diversos factores. Sin embargo, los trabajadores de las diversas industrias que reducen, utilizan o generan HPA son los que se encuentran en mayor riesgo.

Para poder establecer cualquier tipo de planes o programas de prevención y control en higiene ocupacional, es necesario conocer cuáles son los grupos e mayor riesgo ocupacional y describir el tipo de industrias donde laboran. En el caso de los HPA, las principales industrias relacionadas con la exposición directa a los HPA son:

 

      Plantas productoras de coque       Industria del asfalto
      Plantas productoras de aluminio       Plantas productoras de electrodos de grafito
      Plantas siderúrgicas       Plantas productoras de gas de carbón
      Refinerías de petróleo       Limpieza de chimeneas e incineradores
      Minas de carbón       Otras industrias

Distribución y excreción

Se distribuyen ampliamente en todo el organismo tras la administración por cualquier vía.

  • HPA pueden entrar a todos los tejidos del cuerpo que contienen lípidos.
  • Tienden a almacenarse principalmente en los RIÑONES, el HÍGADO y la GRASA.
  • En el bazo, las glándulas suprarrenales y los ovarios se acumulan cantidades más pequeñas.
  • Los metabolitos y sus conjugados se excretan en la orina y las heces ,pero los no conjugados que se excretan en la bilis pueden hidrolizarse por la acción de las enzimas de la flora intestinal y reabsorberse.

Efectos adversos

Los principales impactos de los HPA en la salud humana se centran en sus propiedades genotóxicas, es decir, causan daños al material genético (teratogénicas, mutagénicas y carcinogénicas). Los más potentes carcinógenos son el benzo(a)antraceno, benzo(a)pireno y el dibenz(ah)antraceno.

En rigor, los HPA son carcinogénicos sólo después de su transformación bioquímica. En efecto, durante el proceso de desintoxicación de sustancias lipofílicas, los organismos se biotransforman para dar compuestos hidrosolubles y polares cuya excreción urinaria es más fácil pero, al mismo tiempo, producen compuestos que pueden actuar como iniciadores de efectos genotóxicos, pues pueden alterar el ADN.

Industrias en cuyos trabajadores se ha demostrado exceso en algunos tipos de cáncer.

Cáncer pulmonar

Plantas productoras de coque

Industria del aluminio

Industria del gas de carbón

Industria siderúrgica

Limpieza de chimeneas

 

Cáncer del tracto gastrointestinal

Plantas productoras de coque

Industria del aluminio

Industria siderúrgica

Minas de carbón

 

Cáncer de la piel

Industria del aluminio

Industria del asfalto

Limpieza de chimeneas

 

Leucemia

Industria del aluminio

Industria siderúrgica

Industria del asfalto

 

Cáncer del sistema genitourinario

Plantas productoras de coque

Industria del aluminio

Industria del asfalto

Otros efectos de los HPA sobre la salud

Altas exposiciones a estos componentes pueden afectar: sistema respiratorio, ojos, sistema inmune. Al afectar este último sistema aumenta susceptibilidad a infecciones y enfermedades. Estas están vinculadas a tuberculosis, infección respiratoria aguda, enfermedad pulmonar obstructiva crónica, asma, ceguera y anemia.

Referencias:

Harvey, R. G. (1991). Polycyclic aromatic hydrocarbons: chemistry and carcinogenicity. CUP Archive.

McQueen, C. (2017). Comprehensive toxicology. Elsevier.

 

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Dacnis cayana

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Macho de Dacnis cayana ©Lizzi M. Herrera S. – 2017.

Dacnis cayana, es un miembro del género de aves Tángara y pueden ser observados en las bandadas de aves que vuelan en el dosel de los árboles, especialmente, en árboles frutales. Habita el bosque húmero de tierras bajas desde Honduras hasta el noreste de Argentina.

Su alimentación se basa en el consumo de néctar e insectos. Usualmente toma presas de las hojas a menudo con maniobras acrobáticas y tiende a prestar atención a las manchas marrones en las hojas verdes, aparentemente buscando daños en las hojas que podrían indicar la presencia de un insecto.

Esta ave presenta dismorfismo sexual: el macho tiene un característico azul turquesa en la cabeza y en el cuerpo, con bordes en el ala de color similar. Presenta parches de color negro en la garganta, en el manto, alas y cola. La hembra es principalmente de color verde con la cabeza de color azul.

El nombre común es Dacnis Azul y en portugués es Saí-Azul. La etimología de Dacnis proviene del griego daknis, un ave no identificada en Egipto. El epiteto específico de cayana se usó junto a cayanensis y cayanus para referirse a Cayena o Guyana Francesa; Cayenne se usaba a menudo para especies que provenían de una provincia incierta que se pensaba que estaba en el Amazonas.

Estas aves han sido estudiadas para entender los procesos de dispersión de semillas, ya que ejerce un control sobre la densidad y la distribución de las plantas en una variedad de entornos, lo que influye en la colonización y el mantenimiento de la diversidad de especies.

Las aves son importantes agentes de dispersión de semillas, principalmente en terrenos bajos, donde tienen un rol importante en la regeneración forestal. En los trópicos, las aves se encuentran entre los principales dispersores de las especies pioneras de los árboles, siendo importante en el establecimiento temprano de las comunidades. Por otra parte, contribuye a la deposición de semillas en hábitats perturbados y el inicio de la sucesión secundaria.

Fuente:

  1.  Byers, C. (2016). Birds of Peru. Bloomsbury Publishing.
  2. Gonçalves, V. F., Silva, A. M., Baesse, C. Q., & Melo, C. (2015). Frugivory and potential of birds as dispersers of Siparuna guianensis. Brazilian Journal of Biology75(2), 300-304.
  3. Blue Dacnis (Dacnis cayana), In Neotropical Birds Online (T. S. Schulenberg, Editor). Cornell Lab of Ornithology, Ithaca, NY, USA. retrieved from Neotropical Birds Online: https://neotropical.birds.cornell.edu/Species-Account/nb/species/bludac1

El Puercoespín – Coendou spp.

Coendou spp.

Puercoespín (Coendou spp.)

En unos de mis recorridos en el Parque Metropolitano de la Ciudad de Panamá, se logró avistar esta especie de Puercoespín (Coendou spp.) descansando en una rama de un árbol de mango a pocos metros de un punto de control en el Parque.

Este animal forma parte de los puercoespines de Nuevo Mundo (Erethizontidae), los cuales son roedores caviomorfos, arbóreos, que tienen como mecanismo de defensa púas peligrosas y se alimentan de hojas, corteza, frutos y semillas inmaduras. Tienden a ser solitarios nocturnos y silenciosos, son díficiles de observar.

Las especies que ocurren en el istmo de Panamá son Coendou mexicanus (Desde México al oeste de Panamá) y Coendou quichua (Desde Panamá hasta el Ecuador, Andino y trans-Andino). Sin embargo en la imagen por las características morfológicas en mi apreciación parece un Coendou prehensilis (Desde Colombia al norte de Argentina).

La distribución de los puercoespines a nivel general ocurre en hábitats tropicales y subtropicales desde el sur de México hasta el Norte de Argentina. En su mayoría habitan la selva baja, pero algunos también se encuentran en los bosque secos (caducifolios), y otros se encuentran en los bosques montanos (“nubosos”) a unos 3500 metros sobre el nivel del mar.

Coendou spp.

Puercoespín (Coendou spp.)

 

La taxonomía actual reconoce 15 eretizóntidos en tres géneros. Dos géneros incuyen cada uno una sola especies viviente: Chaetomys y Erethizon. Las 13 especies restantes pertenecen a Coendou, pero algunos autores han reconocido subgéneros o géneros adicionales dentro de este grupo, por ejemplo, refirieron varias especies de pelaje largo de Coendou al género Sphiggurus.

La taxonomía a nivel de especie de Coendou es algo problemática porque muchas especies en este género se describieron solo en base a características del pelaje y se ha indicado falta de revisiones taxonómicas detalladas del tipo de material de estudio como la principal fuente de confusión en relación a la taxonomía de eretizóntidos.

Coendou prehensilis tiene una variación geográfica considerable y este puede ser un complejo de especies. Esta especie figura como la menos preocupante considerando su amplia distribución, su presunta gran población y no se espera que disminuya la tasa requerida para su inclusión en una categoría amenazada. Hasta la fecha se reporta en los siguientes países: Argetina, Bolivia, Brasil, Colombia, Guayana Francesa, Guyana, Paraguay, Perú, Surinam, Trinidad y Tobago y Venezuela.

Abajo les dejo un reportaje local sobre los puercoespines, donde mencionan el mito de si éstos animales son capaces de lanzar sus espinas, espero sea de su agrado.

https://www.tvn-2.com/videos/noticias/puercoespin_2_4975772440.html

Fuente:

  1. Voss RS, Hubbard C & Jansa SA (2013) Phylogenetic Relationships of New World Porcupines (Rodentia, Erethizontidae): Implications for Taxonomy, Morphological. Evolution, and Biogeography, American Museum Novitates, 3769, p. 36
  2. Marinho-Filho J & Emmons L (2016) Coendou prehensilis. The IUCN Red List of Threatened Species 2016: e.T101228458A22214580. http://dx.doi.org/10.2305/IUCN.UK.2016-2.RLTS.T101228458A22214580.enDownloaded on 25 August 2018.
  3. Caldara Junior V & Leite YLR (2012) Geographic variation in hairy dwarf porcupines of Couendou from eastern Brazil (Mammalia: Erethizontidae), Zoologia 29 (4): 318-336 doi:10.1590/S1984-46702012000400005

Tratamiento de aguas de desecho minero

La actividad minera genera una gran cantidad de contaminantes que son vertidas directamente en los ríos.  Para ello también existen maneras de regular la contaminación que es vertida en las aguas. En el caso de la minería, la corrección de las aguas ácidas  se puede realizar con 2 tipos de tratamientos:

  • Tratamiento activo: es decir métodos ortodoxos, que precisan del uso de reactivos sintéticos, impulsados para energía externa y sedimentación intensificada.
    • Precipitación de Hidróxidos: La mayoría de los sistemas de tratamiento activo para aguas ácidas de las minas en Europa están basados en la precipitación de hidróxidos. Esta precipitación se realiza en un proceso de tres pasos:
      • Oxidación para convertir el hierro de ferroso a férrico — La Oxidación se realiza tradicionalmente por una cascada de aireación.
      • Dosis de álcalis (especialmente Ca (OH)2, pero también con Na(OH)2, NaHCO3 y otras sustancias) cada reactivo tiene sus propias ventajas e inconvenientes. Generalmente el reactivo más económico es la cal apagada. Sin embargo, donde se precisa precipitar altas concentraciones de Mn, Zn o Cd, la sosa cáustica suele resultar más barata todavía. Para espacios pequeños de zonas de tratamiento se puede usar amoníaco en forma de gas.
      • Sedimentación: frecuentemente ofrece las oportunidades más importantes para intensificación del proceso del tratamiento en su totalidad. Eso es porque el proceso de sedimentación gobierna la densidad del lodo de hidróxidos producidos, que a su vez controla el volumen de residuos que se precisa recoger.

Un problema significativo asociado con la precipitación activa  de hidróxidos es que aumenta la salinidad total del agua por adición  de Ca2+ o Na+.

  • Tratamiento Pasivo: que implica el tratamiento en sistemas estáticos como humedales en los cuales se mejora la calidad del agua por reacciones biogeoquímicas sin el empleo de reactivos sintéticos o energía externa. Los métodos apreciables para aguas alcalinas de minas, es decir aguas contaminadas solamente por Fe y Mn, son bien desarrollados y consisten en usar humedales aeróbicos. Existen muchos ejemplos de la mala aplicación de humedales aeróbicos para aguas ácidas, porque los procesos estimulados en humedales aeróbicos resultan en la hidrólisis del hierro, un proceso que libera  ácido protónico. Sin embargo, una vez que se ha corregido la acidez del agua de laa mina por otro tipo de sistema pasivo, se puede usar un humedal aeróbico como paso final, par remover los últimos mg/l de hierro. Los principales métodos actuales para el tratamiento pasivo de aguas ácidas de minas son:
    • Tecnologías con minerales carbonatos: Un enfoque obvio para el tratamiento pasivo de aguas ácidas pretende imitar lo que ocurre en la naturaleza y neutralizar aguas ácidas para la disolución de minerales carbonatos. El mineral carbonatado más útil en el tratamiento pasivo es la calcita (CaC03), que se disuelve mucho más rápidamente que la dolomia (CaMg(C03)2). En Estados Unidos se usa caliza en sistemas de tratamiento pasivo se inició por la construcción de drenaje anóxicos de caliza.
    • Tecnologías pasivas que aprovechan reducción bacteriana de sulfatos: El proceso de reducción bacteriana de sulfatos brinda la posibilidad de combatir acidez, reducir la alcalinidad de los bicarbonatos disueltos y remover metales del agua mediante la precipitación de sulfuros. La precipitación por estos sistemas se puede dar por 3 sistemas diferentes:
      • Humedales de abono, con sustratos espesos de abono, en los que se mantienen condiciones anaeróbicas que promocionan reducción bacteriana de sulfatos.
      • Sistemas de flujo subterráneo con reducción bacteriana del sulfato, entre los que están comprendidos barreras reactivas permeables para aguas subterráneas y otros sistemas parecidos que se apliquen para descargas superficiales de aguas ácidas.
      • Sistemas reductores y productores de alcalinidad: Un proceso típico consta de una capa de abono encima de una capa de gravas de caliza. El flujo se dirige verticalmente para el abono y luego para la capa de áridos de caliza.
Reduccion Bacteriana de Sulfatos

Reduccion Bacteriana de Sulfatos

Vamos a ampliar sobre la reducción bacteriana de sulfatos, ya que las aguas ácidas de las minas contienen concentraciones muy altas de sulfatos. Existen varios géneros de bacterias que catalizan la reducción de sulfatos a sulfuros. Hasta la fecha, no se han visto aplicaciones de esta tecnología a escala real para aguas de minas a excepción del ingenio de Zinc en Holanda. Sin embargo se han visto aplicaciones exitosas a escala piloto en  la mina Wheal Jane, UK, de mostrando que los procesos de RBS ocupan un nicho importante en dos circunstancias comunes:

  • Donde la desalinización de las aguas es imprescindible.
  • Donde existe aguas altamente contaminadas por metales valiosos (Cu, Zn) para que para varios procesos activos de RBS brinden posibilidades de recuperación de estos metales como materias primas.

Entre las  posibles acciones de los procesos activos de RBS hay dos muy notables:

  • La utilización de mezcla de gases H2 y CO2 y etanol como una fuente de cromo una fuente de carbono para las bacterias. El proceso saca tanto metales como sulfatos de las aguas de minas dejando concentraciones residuales muy bajas. Los procesos obtienen lodo con bajo contenidote carbono y altas concentraciones de sulfuros, que en circunstancias aptas suelen proporcionar beneficios económicos en minería de metales. En un paso secundario de oxidación, es posible también obtener sulfuro, una mercancía también rentable.
  • Otros procesos son un ejemplo impresionante de varias tecnologías que se conocen como biodesalinización; este concepto es la utilización de una fuente residual de carbono para estimular la reducción bacteriana en aguas ácidas de mina. Este proceso realiza el tratamiento simultáneo de dos fuentes de residuos, sin utilizar reactivos costosos, también se controlan la reoxidación de sulfuros disueltos para recuperar el azufre en la forma rentable.

Fuente:

  1. Sánchez Luis Enrique (1995) Manejo de Residuos Sólidos en Minería, Capítulo 15, II Curso Internacional de Aspectos Geológicos de Protección Ambiental, 239 – 250.
  2. Younger Paul L. (2005) Corrección de Aguas ácidas de Minas, Aplicación de Métodos Activos y Pasivos en Europa.

Nephila clavipes – Alias araña de seda dorada

Nephila clavipes

Nephila clavipes – araña de seda dorada – Cerro Ancón

La Nephila clavipes mejor conocida como araña de seda dorada se encuentra ampliamente distribuida en toda América desde el sudeste de los Estados Unidos hasta Argentina. Su principal característica es su tela de color amarillo o dorado brillante que emplea para la captura de presas.

Esta red ha sido de interés de estudio por ser soprendentemente fuerte y pesada. Éstas arañas construyen dos tipo de tela, una para capturar presas y otra que sirve de barrera para protegerse contra sus predadores. Se encuentran en general en grupo de varias telas asociadas, frecuentemente infestadas por micro arañas que se aprovechan de la enorme red para capturar a sus presas.

 Las hembras jóvenes son las encargadas de construir la estructura que es similar a una escalera (stabilimentum). La red puede medir un metro cuadrado, la cual es construida por pequeñas hembras sobre y debajo del área de descanso.

La red son comúnmente ocupadas por otras arañas (Por ejemplo: Argyrodes) que no son detectadas o son toleradas por las constructoras de la red. Se consideran cleptoparásitos, robando presas capturadas en la red hospedera.

Su presencia probablemente sea la razón del constante traslado de las redes a un nuevo sitio por parte del huésped. Se han observado moscas del género Phyllomyza viviendo en el cefalotórax de una Nephila en Panamá

Su alimentación se basa en pequeños insectos voladores y raramente de pequeños colibríes capturados en sus telas. La hembra son seis a siete veces más grande en relación a los machos y éstos últimos tienen una gran competición por las hembras.

Se distribuyen en áreas de alta humedad y en relativo espacio abierto en toda América, desde el sudeste de los Estados Unidos hasta Argentina, Perú y todo Brasil. Su tamaño oscila entre 0.5 cm y las hembras de 3 a 4 cm.

Referencias:

  1. Kraus JE, Höfling E, Trefaut Rodrigues M, de Sampaio MRA, Fauna e flora no campus da Cidade Universitária Armando de Salles Oliveira,  p.52
  2. Hogue CL, Latin American Insects and Entomology, Terrestrial arthropods and primitive insects, Golden Silk Spider, p.120-121

El Virus de Mancha Blanca WSSV

WSSV - Scheme

Características y distribución del WSSV en América

El Virus del Síndrome de la Mancha Blanca (WSSV), es un virus de ADN de doble cadena del género Whispovirus, familia Nimaviridae (Zhang et al 2006); cuyo genoma tiene un tamaño aproximado de 290 kpb. Este virus es uno de los microorganismos patógenos más complejos que afectan al camarón (Lightner & Pantoja, 2003).

La infección puede ser transmitida de forma vertical (trans-ovum), horizontalmente por el consumo de tejido infectado (canibalismo) y a través del agua de los estanques. Los camarones moribundos pueden ser una fuente de transmisión de la enfermedad a camarones sanos (OIE, 2008).

Se ha reportado que durante la fase aguda de la enfermedad, los camarones tienden a mostrar una reducción en el consumo de alimento, se vuelven letárgicos, la cutícula se desprende fácilmente y presentan manchas blancas de aproximadamente 0.5 a 2.0 mm de diámetro, las cuales son más evidentes en la parte interna del caparazón (Lightner & Pantoja, 2003).

Las poblaciones de camarones que presentan estos síntomas clínicos tienen a exhibir altas tasas de mortalidad acumulada, alcanzando hasta el 100%, alrededor de los 3 a 10 días posteriores a los primeros síntomas (Lightner & Pantoja, 2003). Los brotes de la enfermedad pueden ser inducidas por factores de estrés, por ejemplo: la temperatura del agua  tiene un profundo efecto en la expresión de la enfermedad, con temperaturas promedio debajo de los 30°C (OIE, 2008).

El primer brote de WSSV fue reportado en Japón en 1993 y actualmente es uno de los virus de mayor interés por su virulencia y por las grandes pérdidas económicas que genera en la industria camaronera. En Abril de 1999 se reportó el primer caso en Panamá y se ha dispersado a México, Nicaragua, Honduras, Costa Rica, Ecuador y Colombia (Lightner & Pantoja, 2003).

En Panamá después del brote inicial se obtuvo un porcentaje de supervivencia de larvas en el primer ciclo del año de un 3%, lo cual afecta gravemente la economía y la funcionalidad de las empresas camaroneras en el país (González R., 1999).

La cría científica de camarones se inició en el año de 1974, cuando la Compañía Agromarina de Panamá S.A. inicia operaciones. Las áreas donde se cría el camarón están localizadas cerca del mar en la Costa del Pacífico, siendo las más aptas aquellas que están en la parte Oeste de la ciudad de Panamá y al Este de la Península de Azuero (Pretto 1982).

Desde la aparición del WSSV en el país, se cerraron numerosas compañías dedicadas a la cría del camarón, se estimó que solo en la región de Aguadulce, los despidos ocasionados como consecuencia de los cierres de las plantas afectaron a 400 personas. Los brotes iniciales del síndrome de la mancha blanca generan mortalidades elevadas, perjudicando al 80% de la industria (González R., 1999).

Nested PCR - WSSV

Procedimiento de la PCR Anidada

Dentro de la pruebas diagnóstica se han diseñados protocolos de PCR anidado (Lo et al). Esta modalidad consiste en realizar una PCR a partir del producto de una PCR previa . Las ventajas que aporta esta metodología es aumentar la sensibilidad de la reacción, además se puede emplear como método de tipificación (Ceccotti & Sforza, 2007).

La cantidad de muestra sugerida es de 100 a 200 gramos de tejido de camarón tales como, pleópodos. Otro tipo de muestra es una cantidad mínima de 11 post-larvas (juveniles o subadultas), 10 post-larvas completas o 100 μL de hemolinfa (OIE, 2008).

Se debe cuidar que las muestras de ADN estén preparadas con los tejidos adecuados y que la temperatura de los ciclos sea la apropiada (particularmente para la hibridación, la temperatura recomendada es de 62°C). Es importante prevenir la posibilidad de resultados falsos positivos, especialmente cuando se evalúan áreas libres de la enfermedad y nuevos hospederos del WSSV (OIE, 2008).

Un resultado positivo en el primer paso de amplificación implica una infección fuerte por WSSV, mientras que un resultado positivo en la segunda amplificación muestra una infección latente o de portador. Para el diagnóstico de la incidencia de WSSV en un nuevo huésped o en un estudio en una zona libre de WSSV, se recomienda emplear la secuenciación del ADN para confirmar los resultados positivos de la PCR (OIE, 2008).

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Fuente:

  • Organización Mundial de Sanidad Animal (OIE) 2008, White Spot Disease, en Manual of Diagnostic Tests for Aquatic Animals, 5ed., consultado el: 14 de Septiembre de 2011, disponible en: http://www.oie.int/fileadmin/Home/eng/Health_standards/aahm/2010/2.2.05_WSD.pdf
  • Pretto R 1982, Breve Descripción de la Tecnología de la Cría de Camarones Peneidos en Panamá, Instituto de Investigación Agropecuaria de Panamá (IDIAP).
  • Zhang J, Dong S, Tian X, Dong Y, Liu X, Yan D 2006, Studies on the rotifer (Brachionus urceus Liennaeus, 1758) as a vector in White spot síndrome virus (WSSV) transmission, Aquaculture, vol. 261, no 4, p. 1181-1185.

El otro mosquito Aedes

Aedes aegypti - Aedes albopictus

Aedes aegypti vs Aedes albopictus

El mosquito Aedes aegypti es conocido a nivel mundial por ser el vector transmisor del virus del dengue.  Se reporta anualmente alrededor de 50 a 100 millones de casos. Sin embargo existe otro mosquito del género Aedes involucrado en la transmisión del dengue, este mosquito es el Aedes albopictus (Skuse). Este mosquito tiene características muy particulares que lo distinguen del Ae. aegypti.

Algunas de características del Aedes albopictus son: a) puede reproducirse en agua limpia o contaminada b) puede reproducirse en estación seca o lluviosa c) Puede transmitir de forma vertical el virus del dengue d) En el sudeste asiático es transmisor del virus del chikungunya (causante de debilidad severa). En cambio el Aedes aegypti prefiere solo el agua limpia y se propaga únicamente durante la época lluviosa.

En los últimos 30 años el Ae. albopictus ha viajado alrededor del mundo a través del movimiento comercial humano en barcos y aviones. Se ha esparcido desde el Sudeste asiático y las Islas del Pacífico a Europa, Norte y Sur América, África, Medio Oriente y el Caribe. En Panamá ya se ha reportado la presencia de este mosquito principalmente en la región metropolitana, en barriadas como: Bethania, San Francisco y Carrasquilla.

Esta especie tiene una gran plasticidad ecológica, incluso algunas cepas tienen la capacidad de poner huevos en estado de diapausa convirtiéndolo en una especie altamente invasiva. Tenemos el caso del brote del virus de chikungunya en la India en el año 2006 – 2007, en el que se determinó que una mutación de un sólo nucleótido en el virus produjo un aumento significativo en su infectividad en el Ae. albopictus. En la ausencia de una vacuna realmente efectiva contra los virus del dengue y chikungunya, las estrategias en el control del vector son cruciales.

BS - PiggyBac

Ejemplo del Mecanismo del Transposón PiggyBac – System Bioscience /http://www.systembio.com/piggybac

Los métodos convencionales para controlar los criaderos del mosquitos no ha sido adecuadas para controlar el Ae. albopictus. Incluso se explora nuevos métodos a través de la ingeniería genética para crear mosquitos genéticamente modificados que eliminen a la población blanco o que reemplace con una cepa patógeno-resistente. Tenemos por ejemplo la transgénesis, que es una herramienta esencial requerida para desarrollar estos métodos de control . Por ello es de alto interés establecer una línea germinal de transformación para el Ae. albopictus.

El transposón PiggyBac (PB) es un elemento móvil genético que eficientemente transpone entre vectores y cromosomas a través del mecanismo “cortar y pegar”. Durante la transposición, la transposasa del PB reconoce unas secuencias invertidas terminales repetidas específicas al transposón ubicadas en ambos extremos del vector del transposón y eficientemente mueve el contenido de los sitios originales  y los integra dentro de los sitios cromosomales TTAA.

Los elementos transponibles como el PiggyBac forman parte rutinaria hoy día de los protocolos de transformación de la línea germinal de insectos, incluyendo al mosquito Aedes aegypti, este elemento transponible de clase II se inserta dentro de la secuencia TTAA. El PiggyBac se ha utilizado de forma exitosa en la transformación de un amplio rango de especies de insectos de diversas ordenes incluyendo, Diptera, Lepidoptera, Hymenoptera y Coleoptera.

Glosario:

  • Diapausa: Es un estado fisiológico de inactividad con factores desencadenantes y terminantes bien específicos. Se usa a menudo para sobrevivir condiciones ambientales desfavorables y predecibles, tales como temperaturas extremas sequía o carencia de alimento.
  • Línea germinal: Es el conjunto de células localizadas en las gónadas, que se convierten en gametos a través de una división celular única en las gónadas que es la meiosis, al contrario que las células de la línea somática que se dividen por mitosis.

Fuente: Caputo B, Ienco A, Cianci D, Pombi M, Petrarca V, Baseggio A, Devine G, della Torre A (2012) The “Auto-Dissemination” Approach: A Novel Concept to Fight Aedes Albopictus in Urban Areas. PLoS Negl Trop Dis 6(8): e1793. doi: 10.1371/journal.pntd.0001793. Labbé  GMC, Nimmo DD, Alphey L (2010) piggybac- and PhiC31-Mediated Genetic Transformation of the Asian Tiger Mosquito, Aedes albopictus (Skuse) PLos Negl Trop Dis 4(8): e788. doi: 10.1371/journal.pntd.0000788.

Simmons Rosalía (2011) El Aedes albopictus habita en el área metropolitana, Periódico La Prensa, Consultado el: 27 de septiembre de 2012, disponible en: http://www.prensa.com/uhora/el-%E2%80%98aedes-albopictus%E2%80%99-habita-en-el-area-metropolitana/31190

System Biosciences (SBI) The PiggyBac Transposon System, Consultado el: 24 de enero de 2013, disponible: http://www.systembio.com/piggybac

Furanos y Furanos

Revista –  En la portada aparece una niña afectada en el Incidente de Seveso con evidencia de Cloroacné

Esta investigación se inicia con la pregunta ¿Conoces algo de los furanos?…pensé quizás pueda revisar algún libro de química orgánica para conocer sus generalidades. Mi lectura comenzó muy bien con el primer libro luego al intentar con el segundo llegó una inevitable confusión, en especial cuando empecé a analizar lecturas con otros enfoques.

La causa primaria de la confusión es el empleo del término furano que es un anillo heterocíclico para generalizar sobre una serie de compuestos con propiedades totalmente diferente. A continuación les presento los resultados de mi lectura.

Los Policlorodibenzofuranos, genéricamente llamados furanos, son sustancias químicas no generadas de manera comercial ni de forma intencional, se consideran altamente tóxicos y potencialmente cancerígeno…¿Qué importancia tiene para nosotros una sustancia producida de forma secundaria en una variedad de procesos industriales y de combustión?.

Para entender porqué nos remontamos al año de 1976, en Italia, donde sucedió el incidente de Seveso, en este incidente se liberaron al ambiente 1-5kg de tetraclorodibenzodioxinas proveniente del sobrecalentamiento del proceso de síntesis del herbicida: ácido 1,2,5-triclorofenoxiacético. En la población afectada se pudo observar los siguientes síntomas:

  • Cloroacné
  • Disfunciones del sistema nervioso
  • Dolores en músculos y articulaciones
  • Desórdenes psicológicos

Además hubo una elevada mortandad de animales domésticos. La dioxinas son muy similares a los furanos en su estructura, propiedades físico-químicas ( las dioxinas difieren en que no poseen uno de los átomos de oxígeno del anillo central). Básicamente es un sólido cristalino de color blanco con puntos de fusión y ebullición elevados. También tiene una elevada estabilidad térmica (razón por la cual son muy difíciles de destruir en procesos de combustión). Estos compuestos se caracterizan por su lipofilia, que favorece su acumulación en los tejidos grasos del organismo de los seres vivos y lo hace soluble en la mayoría de los disolventes orgánicos.

Esta sustancia se encuentran ampliamente distribuidas en el ambiente en concentraciones muy bajas. Se generan a temperaturas por encima de los 200°C durante la combustión incompleta de compuestos clorados. También han estado presentes en el ambiente a nivel de traza debido a incendios y a la caída de relámpagos. Estas se producen como resultado de reacciones secundarias en la fabricación de compuestos aromáticos halogenados, principalmente donde se utiliza cloro.

Se ha demostrado que las dioxinas y furanos se producen en los precipitadores electrostáticos y en una gama amplia de procesos metalúrgicos en los que se alcanzan temperaturas elevadas. El uso de compuestos clorados en los procesos de fabricación de hierro y acero y el uso de metales provecientes de chatarras contaminados con aceites y plásticos que contienen cloro, propician la formación de furanos.

Los PCB’s (policlorobifenilo) y PCT’s (policloroterfenil) son sustancias con dos ciclos bencénicos y dos de cloro. Son muy poco solubles en agua y no son inflamables disponiendo de buenas propiedades dieléctricas. Para la formación de furanos es necesario que la reacción sea catalizada por la presencia de ceniza volantes y metales (Fe, Cu, Al etc.). Los PCB’s se utilizaban como refrigerante en los transformadores eléctricos y actualmente su uso está prohibido.

Dibenzofurano

Todos los congéneres de los dibenzofuranos clorados son planos, es decir todos los átomos de C, O, H y Cl se encuentran en el mismo plano. Se forman a partir de los PCBs por eliminación de los átomos X e Y pueden ser cloro los dos, o bien uno puede ser hidrógeno y el otro cloro, de manera que la molécula que se elimina en Cl2 o HCl respectivamente. La mayor parte del cloro en la molécula original de PCB está aún presente en el dibenzofurano, dando lugar a los dibenzofuranos policlorado más comúnmente denominados por PCDFs. Hay 135 congéneres de dibenzofuranos, ya que la simetría del sistema de anillos es menor para los furanos.

Casi todas las muestras comerciales de PCB están contaminadas con algo de PCDFs, si bien usualmente solo alcanza unos pocos ppm en los líquidos originales producidos. Si los PCB se calientan a elevadas temperaturas y está presente algo de oxígeno, la conversión de PCBs a PCDFs hace aumentar el nivel de contaminación varios órdenes de magnitud. La concentración de furano en fluidos refrigerantes de PCB es mayor que en los materiales vírgenes, probablemente por el calentamiento moderado que sufre durante su operación normal. La producción de furano también ocurre si se intentan quemar PCBs con llama a temperaturas no demasiado altas.

El furano

Tenemos también el “otro furano”  que hace referencia al anillo furánico básico, su química es muy diferente a los dibenzofuranos. Son compuestos heterocíclicos que contiene un anillo formado por más de un tipo de átomo. El furano es uno de los compuestos heterocíclicos más simples que tiene un heteroátomo.

En este tipo de heterocíclico generalmente se dan reacciones de sustitución electrofílica: nitración, sulfonación, halogenación, acilación de Friedel -Craft. Los calores de combustión indican estabilización por resonancia entre 22 y 28 kcal/mol: algo inferior a la energía por resonancia del benceno (36 kcal/mol), pero mucho más alta que la mayoría de los dienos cojugados.

Su temperatura de ebullición es 31°C, el furano debe tener y tiene propiedades químicas intermedias entre las de un sistema aromático altamente deslocalizado como el benceno y las de un dieno cíclico sencillo que sea también un éter de enol.

Por estas propiedades se considera al furano como aromático, pero es evidente que esta estructura no representa la de los compuestos aromáticos. El método más general de obtención de furanos sustituidos consiste en la deshidratación de una dicetona 1,4 por medio de un reactivo ácido como el H2S04 o el P2O5.

El derivado furánico más  corriente y más barato es como mucho el furano 2-carboaldehído, conocido comúnmente como furfural. La forma fácil de preparar furano es por descarbonilación (eliminación de monóxido de carbono) de furfural (furfuraldehído), que a su vez se obtiene por tratamiento de cáscaras de avena, arroz o mazorcas de maíz, con ácido clorhídrico hirviendo. En esta reacción se hidrolizan pentosanos a pentosas que se deshidratan y ciclan para formar furfural.

Al final puedo concluir categóricamente que es un error emplear el término furano de forma tan general. Agradecería si me compartieran su opinión o sustenten porque existe esta ambigüedad respecto a ambos compuestos. Respecto a la parte medioambiental, estos incidentes marcaron de forma clave la historia sobre el control de compuestos químicos que puedan ser liberados al ambiente  como las dioxinas y furanos. Espero les sea útil y les ayude a conocer un poco de estos compuestos.

Fuente:

Allinger Norman (1984) Capítulo 28: Heterociclos Aromáticos y los Compuestos Naturales que los contienen, Química Orgánica, 2da. Edición, Ed. Reverté., Barcelona: España.

Baird Colin (2001) Capítulo 6,  Química Ambiental, 2da Edición, Ed. Reverté S.A. pag 352-353, Barcelona, España

Castells Xavier Elias (2005) Tratamiento y valorización energética de residuos, Ediciones Díaz de Santos, España.

Gavilán A, Castro Díaz J Capítulo 3 Dioxinas, Furanos y Hexaclorobenceno, Las sustancias tóxicas persistentes, Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales, Instituto Nacional de Ecología, México.

Garfias Javier, Ayala Luis, Residuos peligrosos en México, Instituto Nacional de Ecología, México

Morrison R, Boyd R (1998) Capítulo 35: Compuestos Heterocílcios, Química Orgánica, 5ta Ed. Editorial: Pearson Addison Wesley., México.

Mi experiencia en iGEM y el HTML

Equipo de iGEM 2012 – Copyright: MARISSA GIOVANI

Usualmente no escribo de asuntos personales, pero sí sobre temas que en algún momento del día me produjeron curiosidad. En esta ocasión les quiero compartir mi experiencia dentro de el proyecto desarrollado por estudiantes universitarios en Panamá  para la competencia Internacional de Maquinas de Ingeniería Genética (iGEM). Panamá lleva tres años consecutivos participando en esta competencia y… bueno antes de continuar…ya me imagino que se preguntarán ¿Qué es iGEM?

La Fundación Internacional de Maquinas de Ingeniería Genética, es una organización sin fines de lucro que se dedica a promover  la educación y la investigación científica en el área de biología sintética. La sede es en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos. Desde el año 2010 se realiza la Competencia iGEM, donde participan estudiantes universitarios de carreras científicas.

La fundación también establece y opera un Registro de Partes Biológicas Estándar, es decir una colección de componentes biológicos suministrados por los estudiantes que  forman parte de la competencia. El desarrollo del proyecto se realizan en universidades, laboratorios, Institutos de Investigación e industria.

Foto del perfil para el wikipage – Copyright: MARISSA GIOVANI

Entrando ya en materia ¿En qué consiste la competencia? Básicamente se forma un equipo de estudiantes de licenciatura a los cuales se les provee un kit de partes biológicas del Registro de Partes Biológicas Estándar. El equipo usa estas partes y las nuevas de su propio diseño para crear un sistema biológico y así operarlas en una célula viva.

El diseño de este proyecto y el formato de la competencia es excepcionalmente motivante y una forma de enseñanza efectiva. En el 2011 iGEM se expande para incluir la división para estudiantes de secundaria y una división de emprendedores en el 2012

Aunque soy Biotecnóloga de profesión, trabajé la programación y diseño del “wikipage” del equipo de este año en 3 meses…( todavía recuerdo cuando cursaba computo en secundaria y dejaba que mi compañera de grupo, apasionada por la informática, programara todas las tareas asignadas de Visual Basic).

Tengo un año trabajando en este blog, armando revisiones de literatura en temas de salud pública en general… además en algunas ocasiones cuando era niña apoyé a mi padre cuando había que desarmar la computadora o usar algún  método nada tradicional para eliminar algún “troyan”. Aunque no me es indiferente la tecnología  mis nociones de programación son pobres.

Inicialmente cuando me invitaron a colaborar con el equipo de este año, lo primero que pensé es que encontraría alguna plataforma para ingresar la data como lo hago en este blog. Cuando inicié mi tarea prontamente  me di cuenta que la plataforma de trabajo no era para nada “user friendly” y que había que trabajar con códigos de html.

Bueno más que entrar en pánico, procedí a ejecutar mi plan A: bajar un manual de html. Invertí como dos semanas en este plan y no funcionó porque no tenía tiempo para estudiarme toda la historia del html y cada vez que editaba los códigos no conseguía la apariencia que deseaba para la página.

Recordé que la programación para este blog es “CSS” y así fue como empecé a ejecutar mi plan B. Este trabajo no se hubiera acelerado de la forma en que se dio, sin el programa “Web Page Maker” (facilitado por un colega) en el pude trabajar el diseño. Como les comenté anteriormente mi conocimiento es básico, así que comencé a trabajar con una plantilla y así se publicó la primera propuesta de diseño para el wikipage.

Plantilla inicial para el wikipage

Esta publicación significó copiar y editar línea por línea de los códigos arreglar los links de las imágenes y revisar todo lo que no funcionara. Como era una plantilla tenía problemas para ingresar la data porque me limitaba el espacio. En vista de todas estas complicaciones me vi en la necesidad de recurrir al Plan C.

El Plan C, consistía en diseñar de “cero” un modelo para el wikipage. Esta etapa consumió la mayor parte del tiempo y energía porque aquí no bastó con editar los códigos si no que además tuve que analizar algunos problemas del diseño con la plantilla de la página del wikipage que tenía por “default”: por ejemplo la imágen que tienen de “header” inicialmente no la podía eliminar.

Y como soy fiel creyente de las leyes de Murphy en el camino comenzaron a surgir nuevos inconvenientes entre ellos: arreglar el fondo, los márgenes, entender como poner un menú estético, hacer que los “links” funcionaran y el mayor de los dramas para mí fue el “Slideshow” de fotos y los arreglos a horas del “deadline”.

Un vistazo de los códigos ingresados para crear el wikipage.

El proyecto desarrollado fue: “Genetically Modified E. coli as an Alternative Biosensor of Cyanide and Cyanide Compound”.

Ellos deseaban incorporar genes que permitiera a la bacteria convertirse en un biosensor con la capacidad de detectar la presencia de cianuro y compuestos cianurados; por la expresión del gen reportero (RFP) bajo el control del promotor inducible por estos compuestos. Este gen proviene de la bacteria Pseudomona pseudoalcaligenes. Esta técnica podría ser usada para detectar contaminación en agua y tierra. También se puede volver una plataforma donde no solo incorpore el gen que permita a la bacteria detectar el cianuro si no que también lo degrade usando un método accesible y amigable con el ambiente.

Estos tres meses para mí fue de gran aprendizaje, tanto en el trabajo con el wikipage como con las ocasiones en que pude asistir en los laboratorios, no puedo más que agradecerles a los chicos que me confiaran este trabajo. Si quieren conocer la página y el trabajo realizado por el quipo de iGEM puedes visitar este link: http://2012.igem.org/PROJECT.html

Control biológico y la Reproducción Asistida, Nuevas Herramientas para Conservación de Anfibios

Espécimen en exhibición en El Valle Conservation Amphibian Center (EVACC), Foto: Lizzi M. Herrera 2010

¿Conoces a la rana de la especie Atelopus zeteki? es común ver su imagen en los mercados de artesanías, ojalá fuera tan común verla en estado silvestre…  Este anfibio mejor  conocido como la rana dorada era habitual en regiones específicas de Panamá, su población ha disminuido en comparación con las observaciones realizadas en 1980. Es muy rara y casi extinta en Cerro Campana y está reportada como extinta en el Valle de Antón desde hace 40 años (Karen Lips et al, 2010).

La llegada del hongo Batrachochytridium dendrobatidis ha afectado severamente a las poblaciones de anfibios del área neotrópical de Panamá. Desde el 2004 la poblaciones de anfibios de El Copé colapsaron, desapareciendo en cuestión de meses (K. Lips et al 2010). La chytridiomycosis es una epidemia que se esta esparciendo desde el oeste al este de Panamá, las poblaciones en el este están en severo riesgo de desaparecer.

Diversas universidades en Estados Unidos están  invirtiendo tiempo y recursos en investigaciones, para controlar el hongo quítrido y en la conservación de las especies que han sido diezmadas por esta epizootia global. En este reporte quiero hacer alusión  a dos líneas de investigación, que tienen un enfoque práctico y que pudieran ser parte de la solución de este problema; que esta reduciendo de forma drástica las poblaciones de anfibios.

El primero de estos estudios se realiza en la Universidad Estatal de Oregon, en Estados Unidos, desde hace varios años han tratado de controlar y tratar la chytridiomicosis in vitro, incluyendo tratamientos con compuestos anti-fúngicos y la suplementación de microbios cutáneo (bioaugmentation).

En esta investigación, se descubrió que una especie de zooplancton es capaz de consumir al hongo responsable de la devastación en las poblaciones de anfibios en diversos puntos del planeta. El organismo en estudio es la Daphnia magna, quien tiene el potencial de ser una herramienta para el control biológico del hongo (Julia Buck et al, 2011)

En el estadio infectivo, el Batrachochytrium es una zoospora flagelada de vida libre acuática, de 3 – 5μm de diámetro. Este diámetro está dentro del intervalo de tamaño de presas preferidas de cladóceros como la Daphnia spp. La Daphnia  es abundante en ambientes lénticos a nivel mundial, son filtradores selectivos, que consumen algas nanoplactónicas, bacterias, hongos, protozoarios y dedritos de un tamaño de 1 – 100μm (Julia Buck et al, 2011).

Los experimentos in vitro demostraron que, la D. magna es capaz de consumir zoosporas de Batrachochytrium y respalda el potencial de los controles biológicos para controlar al Bd. Los resultados de este estudio deben ser evaluados en sistemas naturales para una mejor compresión de como el Batrachochytrium puede ser controlado por el zooplancton.

Daphnia magna, hembra adulta – Foto por Hajime Watanabe, Creative Commons, Public Library of Science

Otros posibles biocontroladores de Bd podrían ser otras especies de zooplancton, copepodos (Copepoda)  y larvas de camarón (Ostracoda). Basados en estas observaciones los zooplancton podrían ser reguladores ecológicos de las poblaciones de Bd, reduciendo el riesgo de infección de los anfibios en ambientes acuáticos. Los copepodos han sido modelos exitosos como control biológico en otros sistemas, por ejemplo, aplicaciones de Mesocyclops han reducido las poblaciones de larvas de mosquito, eliminando de esta forma el vector del Dengue Hemorrágico y reduciendo la incidencia de la enfermedad (D. Woodhams et al, 2011).

La segunda investigación es llevada a cabo por el Smithsonian Conservation Biology Institute (SCBI) en Washington DC; quienes han empezado a colectar muestras de esperma de la especie Atelopus zeteki,  que es parte de la colección del zoológico.

Aunque los investigadores han colectado muestras de espermas de otras especies de anfibios como la rana gopher de Misssissippi y la rana leopardo, no existe aún publicaciones que detallen la metodología de colección de esperma en la rana dorada.  Los  colegas del zoológico de Maryland han colaborado en el proceso, dando asesoramiento a los investigadores del SCBI sobre la metodología para colectar espermatozoides de la rana, utilizando estimulación hormonal.

El congelamiento del esperma, podría ser un modelo para asegurar a largo plazo la integridad genética de otras especies en situaciones similares. Gina Della Togna es una estudiantes de  PhD panameña del SCBI, está a cargo del procedimiento de colección de esperma. Aunque esto es una técnica relativamente novedosa, Della Togna expresa que siente que es comparable a la colecta de esperma de mamíferos. Después de la estimulación hormonal, los espermatozoides son excretados por la cloaca de la rana. En contraste con los mamíferos que poseen estructuras especializadas para la reproducción y desechos.

Aunque la colección de esperma de estas especies ha sido exitosa, encontrar el protocolo más eficiente, reproducible de estimulación es crítica; la identificación del criopreservante y método de congelamiento correcto puede ser otro desafío.  Los investigadores sospechan que el componente celular responsable del movimiento del esperma, llamado vesícula mitocondrial, tiene una estructura única comparada con la de otros animales.

La rana dorada tiene un gran valor cultural, fue elemento de orfebrería de las antiguas poblaciones precolombinas y hoy día es parte de la nacionalidad de todos los panameños. Todo esto son valores agregados para el trabajo que conlleva preservar el material genético de esta especie que es endémica en la región.

Información sobre: El Festival de la Rana Dorada

Como parte de los trabajos de comunicación y concientización sobre el estado actual esta especie se está realizando el Festival de la Rana Dorada del 10 – 19 de agosto, en marco de la celebración del día de la Rana Dorada el 14 de agosto. Les exhorto a participar en el foro público: “El impacto cultural y el estado de conservación de la Rana Dorada y otros anfibios de Panamá”.

Glosario:

  • Ambientes lénticos: Son cuerpos de agua cerrados que permanecen en un mismo lugar sin correr ni fluir, como lagos, las lagunas, los esteros o los pantanos. Comprenden todas las aguas interiores que no presentan corrriente continua; es decir, aguas estancadas sin ningún flujo de corriente.
  • Bioaugmentation: Es la introducción de un grupo de cepas microbianas o una variedad genéticamente modificada para tratar aguas o suelos.

Fuentes:

  • Buck JC, Truong L, Blaustein AR (2011) Predation by zooplankton on Batachochytrium dendrobatidis: Biological control of the deadly amphibian, Oregon State University.
  • Jaseph P (2012) National Zoo Successfully Collects Sperm Samples to Save Endagered Frog, Amphibian Rescue and Conservation Project, consultado el: 5 de agosto de 2012, disponible en: http://amphibianrescue.org/2012/02/09/national-zoo-successfully-collects-sperm-samples-to-save-endangered-frog/
  • Woodhams D, Bosch J, Briggs C, Cashins S, Davis L, Lauer A, Muths E, Puschendorf R, Schmidt B, Sheafor B, Voyles J (2011) Mitigating amphibian disease: strategies to maintain wild populations and control chytridiomycosis, Front Zool. 2011; 8:8. Published online 2011 April 18. dpi: 10.1186/1742-9994-8-8.