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.
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¿Conoces la Chytridiomicosis?

Análisis para determinar la presencia del hongo quítrido el rana Colosthetus panamensis

Batrachochytrium dendrobatidis es un hongo pertenecientre al Phylum Chytridiomicota, Clase Chytridiomicetes, Orden Chytridiales y es el agente etiológico altamente infeccioso de la chytridiomicosis en anfibios. (Hyatt et al., 2007).

Bd es filogenéticamente distante a otras ~1000 especies de quítridos, siendo el único que parasita vertebrados. (Rosenblum et al., 2010). Se cree actualmente que este hongo está relacionado con la declinación y extinción de diversas especies de anfibios alrededor del mundo. (Boyle et al., 2004). La Chytridiomicosis ha sido ampliamente documentada en las regiones montañosas de Australia, el Oeste de Norte América, Panamá, España. (James et al., 2009).

En 1980 surgen las primeras señales de la pandemia que hoy afecta a los anfibios mundialmente. (McCallum., 2007). Las investigaciones en la década siguiente arrojaron datos en campo que dan indicios sobre las causas y la predicción de la dispersión geográfica de este mal que seguía avanzando sin control.

Hoy se conoce que la causa primaria de esta crisis es el hongo Batrachochytridium dendrobatidis, este hongo se identificó en 1998 a partir de datos que surgen de las regiones de la Fortuna, al oeste de Panamá y en Australia. (Longcore et al., 1999)

Actualmente las poblaciones de anfibios de las regiones neotropicales en Centro América y Panamá están siendo severamente afectadas por el hongo quítrido, el cual ha sido monitoreado por investigadores para determinar su avance y efectos en las poblaciones de anfibios a través de Panamá.

Las poblaciones de anfibios en estas regiones fueron devastadas principalmente en el Copé a finales de 2004. Se estimaba para aquel entonces que la enfermedad se desplazaría hacia el este del país a una velocidad de 26km/año y que probablemente acabaría con las poblaciones de anfibios del Valle de Antón para el 2006. (Lips et al., 2006).

Ante el potencial peligro de todas las especies de anfibios de la región, se ha realizado una acción rápida para poder rescatar diversas especies de ranas, sapos y salamandras para crear colonias saludables en cautiverio. Las cuales una vez superada la crisis en la región, las mismas podrían ser utilizadas para crear programas de reintroducción de especies.

Fuente:

Hyatt AD, Boyle DG, Olsen V, Boyle DB, Berger L, Obendorf D, Dalton A, Kriger, Hero M, Hines H, Philliott R, Campbell R, Marantelli G, Gleason F, Colling A (2007) Diagnostic assays and sampling protocols for the detection of Batrachochytrium dendrobatidis, Disease of Aquatic Organisms, Vol. 73, 175-178.

James TY, Litvintseva AP, Vilgalys R, Morgan JAT, Taylor JW, Fischer MC, Berger L, Weldon C, et al. (2009) Rapid Global  Expansion of the Fungal Disease Chytridiomycosis in to Declining and Healthy Amphibian Populations. PLoS Pathogens, Vol. 5, Issue 5, e1000458.

Lips KR, Brem F, Brenes R, Reeve JD, Alford RA, Voyles J, Carey C, Livo L, Pressier AP, Collins J (2006) Emerging infectious disease and the loss of biodiversity in Neotropical amphibian community, PNAS, Vol. 103, N°9, 3165

Lips KR, Diffendorfer J, Mendelson JR, Sears MW (2008) Riding the Wave: Reconciling the Roles of Disease and Climate Change in Amphibian Declines, PLoS Biology, Vol. 6, Ed. 3, e72

MCCallum M (2007) Amphibian Decline or Extinction? Current Declines Dwarf Background Extinction Rate, Journal of Herpetology, Vol. 41, N°3, 483.

Pressier AP, Mendelson JR (2010) A Manual for Control of Infectious Diseases in Amphibian Survival Assurance Colonies and Reintroduction Programs IUCN/SSC Conservation Breeding Specialist Group: Apple Valley, MN. 102 – 125.

 


			

Hongos Entomopatógenos

 

 Ciertos hongos poseen características muy especiales que les permiten sobrevivir en forma parasítica sobre los insectos y en forma saprófita sobre material vegetal en descomposición. El crecimiento saprófito puede dar como resultado la producción de conidióforos, conidias y desarrollo miceliano. Estas características permiten que el hongo pueda ser cultivado en el laboratorio utilizando técnicas de producción en masa de bajo costo.

Los hongos entomopatógenos comienzan su infección a través de la cutícula externa del insecto hospedante. Se reconocen las siguientes fases de desarrollo del hongo:

  • Adhesión y germinación de la espora en la cutícula del insecto: El proceso de adhesión, dependiendo del hongo puede ser un fenómeno específico o no específico. Mientras que la germinación de las esporas es un proceso mediante el cual una espora emite uno o varios pequeños tubos germinativos que al crecer y alargarse dan origen a las hifas, este proceso depende de las condiciones de humedad y temperatura ambiental. En menor grado la luz condiciona el ambiente alimenticio. La espora que germina en el insecto forma un tubo germinativo el cual funciona como una hifa de penetración de la cutícula. También puede producir una estructura llamada apresorio, la cual ayuda a la adhesión de la espora. El éxito de la germinación y penetración no dependen necesariamente del porcentaje de germinación sino del tiempo de duración de la germinación, modo de germinación, agresividad del hongo, tipo de espora y susceptibilidad del hospedante.
  • Penetración a través de un tubo germinativo: Esta penetración por parte de la hifa es el resultado de la degradación enzimática de la cutícula y la presión mecánica ejercida por el tubo germinativo. Además, depende de las propiedades de la cutícula, grosor, esclerotización, presencia de sustancias nutricionales y antifungosas y estado de desarrollo del insecto. La digestión del integumento se produce mediante las enzimas. Cuando la hifa ha llegado al hemocele, se puede producir diferentes reacciones de defensa del insecto frente a un cuerpo extraño.
  • Colonización que es el desarrollo del hongo dentro del cuerpo del insecto.
  • Posteriormente se da la muerte del insecto.

Una vez dentro, se multiplican rápidamente y se dispersan a través del cuerpo. La muerte del hospedante es ocasionada por la destrucción de tejidos y ocasionalmente por toxinas producidas por los hongos.

La dispersión de éstos en el hemocele depende de la especie del hongo. Las toxinas producidas juegan un rol muy importante en el modo de acción de los hongos entomopatógenos. La muerte del insecto se produce con mayor rapidez cuando es afectado por un hongo entomopatógeno que produce cantidades considerables de toxinas ya que adiciona la toxemia a la destrucción de los tejidos y a las diferencias nutricionales.

Los hongos pueden producir sustancias antibacterianas que alteran la coloración del cadáver. Con la muerte del insecto termina el desarrollo parasítico del hongo y empieza la fase saprofítica: el hongo crece en el hemocele formando masas micelianas que salen al exterior fundamentalmente por las regiones intersegmentales. Los hongos emergen del cuerpo del insecto para producir esporas, las cuales son llevadas por el viento, lluvia o por otros insectos para dispersar la infección.

De acuerdo a la clasificación realizada por Ainsworth (1973), los hongos son separados en dos divisiones: Myxomycota, aquellos que forman plasmodios, y Eumycota, aquellos que no forman plasmodios y son frecuentemente micelianos. Los hongos entomopatógenos se encuentran en la división Eumycota dentro de cinco subdivisiones: Mastigomycotina, Zygomycotina, Ascomycotina, Basidiomycotina y Deuteromycotina.

Fuente:

Herrera L (2010) Hongos Entomopatógenos como Control Biológico