Virus y anfibios: ¿Enemigos mortales o aliados?

Alejandro Miguel Cisneros Martínez

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Resumen

Como todo buen superhéroe, los anfibios poseen habilidades extraordinarias y una fatal debilidad. Para los anfibios el hongo Batrachochytrium dendrobatidis (Bd) es su kriptonita, pero no enfrentan a este enemigo solos, pues reciben la ayuda de bacterias que habitan en su piel y son capaces de detener o inhibir al hongo. Además, en la piel de los anfibios habitan otros personajes con características de antihéroe. Por ejemplo, los virus, que pueden jugar el papel de villanos o el de aliados en el combate contra uno de sus peores enemigos, el hongo Bd.

Palabras clave:

Anfibios, Microbiota, Virus

Una familia antigua y numerosa

Los anfibios son un grupo antiguo de animales vertebrados que se originó hace unos 300 millones de años (esto es, ¡más antiguo que los dinosaurios!). La palabra “anfibio” proviene del griego amphi- (que significa “dos”) y -bios (que significa “vida”), y hace alusión a la “doble vida” de estos animales que, al nacer, presentan branquias parecidas a las de los peces y, al madurar, llegan a desarrollar pulmones como los de otros animales terrestres. Su piel, húmeda y lisa, los distingue de otros animales, ya que les permite respirar y mantenerse hidratados gracias al intercambio de gases y la absorción de agua directamente del ambiente. Actualmente, este sorprendente grupo de animales comprende a más de 8,700 especies de ranas, sapos, salamandras (incluyendo ajolotes) y cecilias que, desde el surgimiento de su linaje, han sido piezas clave en los ecosistemas, desempeñando tanto el papel de depredadores como el de presas.

Sobrevivientes en peligro

A lo largo de las eras los anfibios han tenido que sobrevivir a las últimas cuatro extinciones masivas, incluyendo a la que borró a los dinosaurios de la faz de la Tierra. Aunque los anfibios han demostrado una gran resiliencia, hoy enfrentan retos sin precedentes, como la destrucción de su hábitat, el tráfico de especies exóticas, entre otros factores asociados con actividades humanas. Para ilustrar el impacto de las actividades humanas, en los años 80s solo se tenía reporte de 25 especies extintas desde el año 1500. Hoy, se reconoce que se han extinto 12 especies más en tan solo 50 años. Además, hay cientos de especies posiblemente extintas cuyo estatus solo está en espera de confirmación. Las cifras recientes superan a las de otros animales como las aves o los mamíferos, y convierten a los anfibios en la clase de vertebrados más amenazada del mundo.

Batrachochytrium dendrobatidis: su peor enemigo

Batrachochytrium dendrobatidis –¡vaya trabalenguas! – o Bd para los cuates, es un hongo que infecta y se reproduce en la piel de los anfibios (Fig. 1), causando una serie de desordenes en las funciones de la piel que eventualmente provocan su muerte por asfixia o deshidratación. Esta enfermedad letal es conocida como quitridiomicosis. Actualmente, Bd se encuentra en los cinco continentes del mundo, y se calcula que ha sido responsable de fuertes declives poblacionales en más de 500 especies de anfibios, provocando la extinción de casi 100 especies.

Fig. 1. Microscopía óptica de campo claro (60x) mostrando esporangios del hongo Bd teñidos con azul de algodón lactofenol. El hongo Bd existe como espora acuática con un flagelo o cola que le permite moverse. Al llegar a la piel de los anfibios se enquista, pierde su flagelo y forma rizoides (estructuras similares a raíces que se observan en la figura). Dentro de la piel se desarrolla el esporangio, una estructura esférica que produce y libera nuevas esporas a través de un tubo de descarga (señalado con flechas), completando su ciclo de vida. Créditos a Diana Fátima Jacinto Castillo y Pilar González Román.

Virus secuaces de Bd

Fig. 2. Representación esquemática de una célula infectada por ranavirus. Las partículas virales, representadas por hexágonos, forman agregados en el interior de la célula. Para salir de la célula, estos virus se envuelven en segmentos de la membrana celular, evitando así su destrucción. A este mecanismo se le llama “gemación”.

Los anfibios también pueden ser parasitados por una amplia variedad de organismos que van desde animales microscópicos hasta bacterias o incluso virus. Un grupo particular de virus, conocido como los ranavirus (Fig. 2), suelen causar necrosis en diferentes órganos de los anfibios y representan una importante amenaza por sí mismos. De hecho, los ranavirus son considerados como los segundos patógenos más letales para los anfibios y, por si fuera poco, se ha observado que, en ocasiones, pueden establecer infecciones de manera simultánea con Bd intensificando la gravedad de la situación para los desafortunados anfibios.

El contraataque de los anfibios y sus aliados

Aunque la variedad de amenazas parece desahuciar a los anfibios, estos no se encuentran del todo indefensos. En realidad, poseen un amplio arsenal de defensas naturales, incluyendo un sistema inmune parecido al nuestro, que les permite combatir amenazas como los hongos, bacterias y virus. 

Una manera en la que los anfibios se defienden de organismos patógenos es a través de la asociación con bacterias benéficas que producen sustancias capaces de inhibir tanto al hongo Bd como a los ranavirus. A cambio, estas bacterias reciben un trato preferencial por parte del sistema inmune de los anfibios, de manera similar a un “pase VIP”. 

Actualmente se han aislado miles de bacterias asociadas a la piel de los anfibios capaces de inhibir al hongo Bd, y hay evidencias que muestran que la microbiota protectora de la piel responde de manera específica y con memoria, de manera similar a los componentes del sistema inmune adaptativo. En consecuencia, se ha planteado la posibilidad de usar tales bacterias como terapia probiótica para proteger a las poblaciones de anfibios susceptibles de las infecciones por Bd.

Bacteriófagos: aliados inesperados

Aunque los virus suelen considerarse parásitos obligados asociados a enfermedades, actualmente se conoce una amplia variedad de virus que pueden aportar beneficios a sus hospederos, es decir, que no siempre son malos. En el caso de los anfibios, estos beneficios podrían provenir de una fuente aún más inesperada, como los bacteriófagos o fagos, es decir, virus que infectan a bacterias. 

La mayoría de los fagos tienen una morfología característica compuesta por una cabeza icosaédrica, una cola de longitud variable y conjunto de fibras que se asemejan a las patas de una araña. Aunque los fagos no pueden infectar a hospederos animales, sí pueden cohabitar junto con sus hospederos bacterianos en las superficies de diferentes órganos y tejidos. En particular, se ha demostrado que ciertos fagos poseen estructuras especializadas en la proteína de su cabeza que les permiten adherirse a la mucosa de órganos como el intestino, los pulmones o la piel. Al hacerlo, dejan expuestas las fibras de su cola, listas para unirse a la membrana de bacterias patógenas, infectarlas y destruirlas (Fig. 3). Este mecanismo actúa como una barrera protectora de origen externo, independiente de la biología del hospedero animal. Aunque aún no se han realizado estudios específicos sobre estas interacciones en la piel de los anfibios, su abundante capa de moco sugiere que los fagos podrían desempeñar un papel similar en su protección contra bacterias patógenas.

Fig. 3. Modelo de adherencia de bacteriófagos a la mucosa (BAM por sus siglas en inglés Bacteriophage adhering to mucus).

Además de conferir protección contra bacterias patógenas, los fagos también podrían contribuir a la protección contra Bd. Por ejemplo, hay estudios que demuestran que una mayor diversidad bacteriana se ejerce un mayor efecto inhibitorio en contra de Bd. Por un lado, esto se debe a que una mayor diversidad de bacterias aumenta el repertorio de moléculas capaces de inhibir al hongo. Por otro lado, una mayor diversidad de bacterias promueve la formación de biopelículas más gruesas. Las biopelículas son agregados o conjuntos bacterianos que se mantienen unidos por una matriz o capa densa compuesta de carbohidratos, la cual suele formarse como respuesta a condiciones de estrés. En el caso de la quitridiomicosis, las biopelículas constituyen una barrera física que impide el establecimiento de Bd.

Es bien sabido que los fagos pueden ejercer un control poblacional sobre las bacterias que puede resultar en un incremento de la diversidad. Además, se sabe que los fagos pueden contribuir a la formación de biopelículas por una variedad de mecanismos, e incluso algunos fagos filamentosos pueden formar parte de la matriz de la biopelícula (Fig. 4).

Fig. 4. Esquema representativo de una biopelícula con sus diferentes componentes. Los filamentos rojos representan a un tipo de fagos que pueden formar parte de la matriz de la biopelícula.

Una luz al final del túnel

En el laboratorio de ecología microbiana de anfibios, del Centro de Ciencias Genómicas de la UNAM, dirigido por la Dra. Eria Rebollar, se desarrollan líneas de investigación enfocadas en averiguar los mecanismos de resistencia a la quitridiomicosis. Las investigaciones incluyen tanto el estudio de factores asociados con la diversidad genética de los anfibios como el análisis de la diversidad bacteriana y viral en la piel de ajolotes endémicos de México, los cuales parecen tolerar la infección por Bd. Con ayuda de herramientas computacionales se buscan patrones de interacción entre virus, bacterias y el hongo Bd. En particular, se están explorando las posibles funciones protectoras de los bacteriófagos contra la enfermedad, lo que representa un enfoque novedoso en la lucha contra esta amenaza para los anfibios.

Conclusión

Los anfibios, a pesar de su antigüedad y resiliencia, enfrentan amenazas sin precedentes como la quitridiomicosis. Sin embargo, su microbioma cutáneo podría ser clave en su defensa. Más allá de las bacterias protectoras, la presencia de virus, en especial bacteriófagos, abre nuevas posibilidades en la comprensión de las interacciones microbianas en la piel de los anfibios. La investigación en curso en el Centro de Ciencias Genómicas de la UNAM representa un primer paso hacia el entendimiento del rol de los virus en estos ecosistemas microscópicos, en donde los virus podrían no solo participar como villanos sino también como aliados en el combate contra Bd. De confirmarse el papel protector de los bacteriófagos, se podrían proporcionar nuevas bases para futuros esfuerzos de conservación y ayudar a los anfibios a seguir siendo parte de este mundo.

Literatura relacionada

• DISICIENCIA. (2013, septiembre 24). Virus simbiontes participan en el sistema inmunológico humano. https://disiciencia.wordpress.com/2013/09/24/virus-simbiontes-participan-en-el-sistema-inmunologico-humano/ 

• Enciso, M. (2024, marzo 15). Afecta hongo diversidad de anfibios en el mundo. https://www.ifc.unam.mx/noticia.php?id=7607 

• Rogers, N. (2024, junio 4). Las avispas que domesticaron los virus. https://es.knowablemagazine.org/content/articulo/mundo-viviente/2024/avispas-parasitoides-usan-virus-como-armas-biologicas 

Semblanza

Alejandro Miguel Cisneros Martínez es biólogo, maestro en ciencias biológicas y doctor en ciencias biomédicas por la UNAM. Su investigación se ha centrado en la ecología y evolución de virus, culminando en la publicación de trabajos que incluyen la exploración de los mecanismos de crecimiento de los genomas de virus de RNA para responder preguntas relacionadas con la evolución temprana de la vida, o la evaluación del papel ecológico de los virus en ambientes que recuerdan a las condiciones de la Tierra primitiva en el mundo perdido de Cuatro Ciénegas. Actualmente se desempeña como investigador posdoctoral en el Centro de Ciencias Genómicas de la UNAM, aplicando su experiencia para dilucidar el rol que juegan los virus en las interacciones asociadas al microbioma de la piel de los ajolotes. Además, es padre de familia, poeta aficionado y trovador.

amcima92@ccg.unam.mx

ORCID: 0000-0003-4920-8737