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¿Pueden los enjambres de langostas actuar como vector de patógenos humanos?

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¿Para qué patógenos humanos pueden actuar como vector las langostas que pululan actualmente en África?

P.ej. ¿Puede el enjambre de langostas 'convertirse en un reservorio de' SARS-CoV-2? ¿Sarampión? Ébola?


No he oído que las langostas sean un vector de ningún patógeno. En el caso de las personas inmunodeprimidas, en raras ocasiones pueden infectarse por bacterias transportadas en el intestino de los insectos. Para las langostas del desierto, su principal bacteria intestinal es Pantoea agglomerans (Enterococcus agglomerans). Esta especie ha sido catalogada como patógeno de pacientes inmunodeprimidos.


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Ciencias

Vol 372, número 6548
18 de junio de 2021

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Por Korbinian Kienle, Katharina M. Glaser, Sarah Eickhoff, Michael Mihlan, Konrad Knöpper, Eduardo Reátegui, Maximilian W.Epple, Matthias Gunzer, Ralf Baumeister, Teresa K.Tarrant, Ronald N. Germain, Daniel Irimia, Wolfgang Kastenmüller, Tim Lämmermann

Los neutrófilos han desarrollado un mecanismo intrínseco para limitar el enjambre y evitar la agregación incontrolada durante la inflamación.


Una sola molécula puede atraer a langostas normalmente solitarias para que formen enjambres masivos.

Las langostas, como las langostas del desierto que se muestran aquí, se encuentran entre las plagas agrícolas más destructivas cuando se unen en enjambres masivos.

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12 de agosto de 2020 a las 11:00 am

Las langostas suelen ser solitarias inofensivas. Pero juntos, se convierten en plagas.

Cuando las condiciones son adecuadas, las langostas solitarias comienzan a congregarse y transformarse en su forma "gregaria", convirtiéndose en una máquina de comer más grande y agresiva. Estos grupos pueden convertirse en conglomerados cada vez más grandes, potencialmente cientos de millones, que cruzan continentes y destruyen cultivos. Un enjambre de langostas del desiertoSchistocerca gregaria) el tamaño de Roma consume tanta comida en un día como todos los habitantes de Kenia. Este año, África Oriental está experimentando su peor plaga de langostas en décadas.

Ahora, los científicos han identificado un compuesto emitido por la congregación de langostas que podría explicar cómo los individuos de una especie generalizada superan su aversión innata a socializar. El hallazgo, descrito el 12 de agosto en Naturaleza, podría informar nuevas formas de controlar o prevenir los enjambres de langostas, potencialmente atrayendo a los insectos con sus propios aromas.

"Es un estudio importante y emocionante", dice Baldwyn Torto, un ecólogo químico del Centro Internacional de Fisiología y Ecología de Insectos en Nairobi, Kenia, que no participó en el estudio. “No tenemos buenas formas de cebar langostas. Este [compuesto] tiene potencial ".

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Los científicos no estaban seguros de qué impulsa a las langostas migratorias solitarias (Locusta migratoria) para congregarse, pero sospecha que lo que se conoce como feromonas de agregación. Estos químicos en el aire liberados por los insectos podrían actuar como un faro olfativo, convocando a otras langostas normalmente solitarias a un enjambre e iniciando la transformación a un comportamiento más gregario (SN: 28/3/01).

Le Kang, entomólogo de la Academia China de Ciencias en Beijing, y sus colegas comenzaron su búsqueda de feromonas de agregación identificando compuestos emitidos solo por langostas gregarias. El equipo insufló seis de estos aromas exclusivos para los gregarios en arenas junto con aromas de control para probar si alguno actuaba como atrayentes para las langostas solitarias. Un compuesto, 4-vinilanisol o 4VA, funcionó. Resultó atractivo para las langostas de todos los sexos y edades, incluidas las formas solitarias y gregarias.

Eso es crucial, dice Torto, porque demuestra que 4VA podría funcionar tanto para traer langostas solitarias al redil del enjambre como para mantener la cohesión del enjambre a lo largo del tiempo.

Las langostas solitarias comienzan a emitir 4VA una vez que se reúnen en grupos tan pequeños como cuatro o cinco individuos, encontró Kang. A medida que aumenta el tamaño del grupo, la concentración de 4VA se dispara, lo que potencialmente transmite una señal más grande y contribuye al crecimiento exponencial de los enjambres.

Kang y sus colegas confirmaron que 4VA puede atraer langostas en el mundo real colocando trampas pegajosas cebadas con la feromona. Tanto en césped artificial como en un área de reproducción natural de langostas migratorias en el norte de China, las trampas 4VA atrajeron más langostas que los controles, aunque el efecto fue modesto en el campo y los investigadores probaron el atractivo solo a corto alcance.

4VA es claramente un jugador, dice Torto, pero puede que no sea toda la historia. La comunicación química entre insectos no siempre es monosilábica, ya que un solo compuesto cambia un comportamiento al por mayor. A menudo, varios compuestos trabajan juntos, lo que no se abordó en este estudio. Él dice que existe la posibilidad de que los olores de fondo de las langostas gregarias puedan interactuar con 4VA para amplificar la señal de agregación.

Aún así, la perspectiva de trampas con cebo para el control de langostas emociona a Torto. "No tenemos una buena forma de atraer langostas", dice. Las trampas mezcladas con 4VA podrían concentrar langostas y facilitar mucho el tratamiento con insecticidas o patógenos, especialmente si el 4VA también actúa como atrayente en otras especies, como la langosta del desierto. Actualmente, muchas regiones gestionan los brotes vertiendo plaguicidas sobre enjambres desde aviones, lo que puede dañar el ganado y el medio ambiente.

Este estudio también abre la puerta a otras medidas de control que alteran la biología de las propias langostas. Kang y sus colegas identificaron la proteína que detecta 4VA, ubicada en pelos sensoriales específicos que se extienden desde las antenas. Los investigadores utilizaron la tecnología de edición de genes CRISPR / Cas9 para desactivar este detector de 4VA, y encontraron que los individuos genéticamente alterados ya no se sentían atraídos por 4VA.

Un compuesto que impide que las antenas detecten 4VA podría rociarse sobre las langostas para evitar el enjambre, sugieren los investigadores. Alternativamente, las langostas modificadas genéticamente para que carezcan de este detector de 4VA y, por lo tanto, sean menos propensas a enjambrar, también podrían introducirse en las poblaciones como medida de control.

“Todo lo que lleve a una posible nueva tecnología de gestión, especialmente una que pueda reducir la dependencia de los pesticidas sintéticos, es realmente emocionante”, dice Arianne Cease, científica de sostenibilidad de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe. Pero tales tecnologías aún están muy lejos y podrían tener efectos fuera de objetivo que deberían entenderse mejor, dice. Además, cambiar la composición genética de una especie también tiene consecuencias éticas que deberían ser sopesadas por aquellos que podrían verse afectados, desde los agricultores hasta los conservacionistas.

También es escéptica de que la simple desactivación de un gen prevenga eficazmente los enjambres. Convertirse en un enjambre implica un conjunto completo de cambios radicales en el comportamiento, el metabolismo y el tamaño corporal (SN: 29/01/09). Es posible que modificar un aspecto de esta transformación no lo evite, dice. "Me sorprendería si hubiera una sola pistola humeante".

Preguntas o comentarios en este articulo? Envíenos un correo electrónico a [email protected]

Editor & # 039s Nota:

Esta historia se actualizó el 20 de agosto de 2020 para corregir la referencia a las langostas en la descripción de cuándo comienzan a emitir 4VA (son langostas solitarias, no gregarias) y para corregir la ortografía del nombre de un autor en la cita.

Una versión de este artículo aparece en la edición del 12 de septiembre de 2020 de Noticias de ciencia.

Citas

X. Guo et al. El 4-vinilanisol es una feromona de agregación en las langostas. Naturaleza. Publicado en línea el 12 de agosto de 2020. doi: 10.1038 / s41586-020-2610-4.

Sobre Jonathan Lambert

Jonathan Lambert es el redactor del personal de ciencias biológicas, que cubre todo, desde el origen de las especies hasta la ecología microbiana. Tiene una maestría en biología evolutiva de la Universidad de Cornell.


2. Simbiontes bacterianos de la langosta y su ubicación

Al igual que la mayoría de los vertebrados e invertebrados, las langostas albergan células bacterianas tanto dentro de su entorno corporal interno como externamente en su cutícula [19,20]. A continuación, presentamos brevemente los principales datos que se han recopilado sobre los simbiontes bacterianos presentes en el tracto digestivo de la langosta, así como algunos informes más recientes que describen los simbiontes bacterianos en otras partes del cuerpo de la langosta.

2.1. El tracto digestivo

La composición bacteriana del intestino de la langosta se ha descrito a fondo para la langosta del desierto [7,10,11,12,15,18,21]. También se han realizado algunas investigaciones sobre varias otras especies de langostas, incluida la langosta migratoria [14,22,23], la langosta parda (Locustana pardalina), la langosta marroquí (Dociostaurus maroccanus), y la langosta italiana (Calliptamus italicus) [13].

La composición de la comunidad bacteriana en cualquier tracto alimentario de insectos se ve afectada en gran medida por su anatomía específica. El intestino de la langosta es relativamente simple y consta de tres partes principales: intestino anterior, medio e intestino posterior (Figura 1 a). En resumen, el intestino anterior revestido de cutículas es donde los alimentos ingeridos se mezclan con las enzimas salivales y regurgitadas para iniciar el proceso de descomposición de los alimentos, luego los alimentos se transfieren al intestino medio, donde se completa la digestión y los nutrientes (principalmente derivados de proteínas y carbohidratos, es decir, , aminoácidos y monosacáridos) se absorben, mientras que una membrana peritrófica envuelve el alimento digerido. Seis invaginaciones de ciego están conectadas a la parte anterior del intestino medio, cada una se abre individualmente en el tubo digestivo (Figura 1 a). La función principal del intestino grueso es la absorción de agua, sales, aminoácidos y pequeños metabolitos. Seis grandes lóbulos, llamados & # x0201 almohadillas crectales & # x0201d, maximizan el área de superficie del intestino posterior para permitir una absorción eficiente [1, 24, 25].

Las principales familias de bacterias conocidas por habitar en diferentes partes del cuerpo de la langosta del desierto. (a) Una representación del tubo digestivo de la langosta y las familias de bacterias comunes que residen en el intestino grueso. El intestino anterior y posterior (incluido el ciego) no alberga una fracción constante de cepas bacterianas específicas [11, 15]. (B) Una descripción del sistema reproductivo de la langosta hembra dividido en tres secciones principales, todas albergando las mismas familias bacterianas centrales [16]. (C) Bacterias externas que se encuentran en la cutícula de la cabeza y el abdomen de la langosta del desierto [18,26].

Hunt y Charnley [8] utilizaron microscopía y métodos dependientes del cultivo para identificar las bacterias residentes en diferentes partes del S. gregaria canal alimenticio. Observaron que la carga bacteriana era pequeña en las partes anteriores del sistema digestivo y que esta carga aumentaba significativamente en las partes posteriores. Además, informaron que no se encontraron células bacterianas en el revestimiento del intestino anterior o en las células epiteliales del intestino medio (incluido el ciego), donde las bacterias se limitaron a la luz y a la sección interna de la membrana peritrófica. Además, notaron que las bacterias que se encuentran en el intestino anterior eran aproximadamente similares a las que se encuentran en la comida de la langosta, mientras que el intestino posterior contenía una alta carga de Enterobacterias y Streptococcaceae. Estos importantes hallazgos sirvieron para enfocar estudios posteriores en aquellas bacterias que residen en el intestino grueso de la langosta.

Varios informes sobre las bacterias del intestino posterior de S. gregaria han revelado una composición bacteriana relativamente simple, con una presencia constante de miembros de las familias Enterobacterias (principalmente los géneros Enterobacter y Klebsiella) y Enterocococeaea revisado en [10] y descrito en [15,16,18,21,26]. Enterobacterias y Enterocococeae También se encontraron miembros en el intestino grueso de L. migratoria [14], así como en el intestino de langostas italianas capturadas en el campo, langostas marroquíes y langostas pardas [13].

Basado en el hecho de que las langostas del desierto demostraron ser capaces de vivir y reproducirse sin sus simbiontes bacterianos intestinales, al menos en condiciones de laboratorio [27], se acepta que las langostas han desarrollado una asociación estrecha pero no obligatoria con estas bacterias mutualistas. Sin embargo, algunas bacterias parecen jugar un papel importante en la aptitud de las langostas al conferir resistencia a la colonización y por medio de sus secreciones volátiles (que se discutirán más adelante). Esta interacción estrecha, pero no obligatoria, puede encaminarse a la función que estas bacterias ejecutan para su huésped. Si más de una bacteria puede producir el mismo producto esencial para la langosta, esto empujará hacia una interacción entre langostas y bacterias facultativas, más que obligatorias [28]. Por ejemplo, si ambos Enterobacter y Klebsiella Puede producir volátiles que promueven la cohesión y conferir resistencia a la colonización intestinal, albergar una cepa u otra no afectará la aptitud de la langosta, promoviendo así la interacción no obligatoria, donde el nicho intestinal es colonizado por las primeras bacterias adecuadas para ser ingeridas. por la langosta.

El genero Weissella (Firmicutes: familia Leuconostocaceae), se encontró repetidamente en el intestino de L. migratoria [14,22,23], así como el seguimiento de la secuenciación de alto rendimiento de la microbiota intestinal de la langosta del desierto y la microbiota intestinal [15,18]. El hecho de que este género no estuviera presente en informes anteriores sobre la composición bacteriana de las langostas puede atribuirse a las dificultades para cultivarlo, lo que puede evitarse mediante métodos de secuenciación avanzados. Por lo tanto, es muy plausible que hasta la fecha no se hayan cultivado simbiontes de langosta importantes adicionales y, por lo tanto, su efecto sobre el hospedador puede estar subestimado en la actualidad.

2.2. El sistema reproductor femenino

Como ya se señaló, el órgano en el centro de atención de la investigación de langostas y bacterias hasta la fecha ha sido casi exclusivamente el intestino. Sin embargo, un informe reciente de Lavy et al. [16] se centró en el sistema reproductivo de la langosta del desierto hembra y reveló la composición bacteriana única de los diferentes órganos de este sistema. Ese estudio dividió las gónadas femeninas en tres partes principales: glándulas accesorias, ovarios y espermateca (Figura 1 b), y utilizó una secuenciación de amplicones de alto rendimiento para analizar su composición bacteriana. Esto resultó en la observación de que los órganos reproductivos contenían una fracción consistente de Corynebacterium, Brevibacterium y Micrococos (Actinobacterias), junto con Estafilococo (Firmicutes) y Acinetobacter (Gammaproteobacteria) (Figura 1 b). Esta composición bacteriana única de los órganos reproductores femeninos no pareció verse afectada por el apareamiento o por la oviposición (durante la cual la hembra extiende su abdomen hacia el suelo y oviposita a una profundidad de

10 cm [29]). La presencia del género Brevibacterium en langostas sólo se había informado una vez antes del estudio mencionado anteriormente: Bucher y Stephens [5] utilizaron un homogeneizado de cuerpo entero para examinar la composición bacteriana intestinal de la langosta. Algunas bacterias aisladas por ellos pertenecían al género Brevibacterium, lo que llevó a estos autores a considerarla como una bacteria que reside en el intestino. Sin embargo, una investigación posterior, que empleó un enfoque de intestino aislado, no logró encontrar esta bacteria en el intestino de la langosta. Por tanto, es posible que el origen de Brevibacterium, según lo descrito por Bucher y Stephens [5], era el sistema reproductor de la langosta, y se describió erróneamente como una bacteria intestinal debido al procedimiento experimental.

2.3. La cutícula

Nuestro grupo tomó muestras recientemente de la cutícula abdominal de S. gregaria con el fin de caracterizar su composición bacteriana, como parte de un estudio más amplio que examina también el contenido bacteriano de los gránulos fecales de los mismos individuos [18]. Luego se observó que la cutícula de la langosta alberga una gran fracción de lo que podrían ser bacterias asociadas al intestino, como Weissella y otros miembros de Firmicutes y Proteobacteria, que también se encontraron en las heces (y que podrían haberse amplificado debido a las condiciones de hacinamiento en la jaula). Sin embargo, las bacterias que residen en el tegumento de la langosta también presentaban miembros de los phyla Bacteroidetes (Flavobacteriaceae y Weeksellaceae) y Actinobacterias (Corynebacteriaceae), que eran exclusivos de la cutícula externa y no estaban presentes en las heces de las langostas [18]. En otro estudio reciente [26], los métodos dependientes del cultivo identificaron una especie de Salmonella (Proteobacteria) externamente en la cabeza y el cuerpo de S. gregaria, de acuerdo con nuestras propias observaciones señaladas anteriormente (Figura 1 c).


Contenido

Un ataque biológico podría resultar en un gran número de víctimas civiles y causar graves trastornos a la infraestructura económica y social. [8]

Una nación o grupo que pueda representar una amenaza creíble de bajas masivas tiene la capacidad de alterar los términos bajo los cuales otras naciones o grupos interactúan con él. Cuando se indexan a la masa de las armas y al costo de desarrollo y almacenamiento, las armas biológicas poseen un potencial destructivo y una pérdida de vidas muy superior a las armas nucleares, químicas o convencionales. En consecuencia, los agentes biológicos son potencialmente útiles como disuasivos estratégicos, además de su utilidad como armas ofensivas en el campo de batalla. [9]

Como arma táctica para uso militar, un problema importante con la guerra biológica es que tardaría días en ser efectiva y, por lo tanto, podría no detener de inmediato a una fuerza opuesta. Algunos agentes biológicos (viruela, peste neumónica) tienen la capacidad de transmitirse de persona a persona a través de gotitas respiratorias en aerosol. Esta característica puede ser indeseable, ya que los agentes pueden transmitirse por este mecanismo a poblaciones no deseadas, incluidas fuerzas neutrales o incluso amigas. Peor aún, tal arma podría "escapar" del laboratorio donde fue desarrollada, incluso si no hubiera intención de usarla, por ejemplo, infectando a un investigador que luego la transmite al mundo exterior antes de darse cuenta de que está infectado. Se conocen varios casos de investigadores que se infectaron y murieron de ébola, [10] [11] con los que habían estado trabajando en el laboratorio (aunque nadie más estaba infectado en esos casos), aunque no hay evidencia de que su trabajo estuviera dirigido a guerra biológica, demuestra el potencial de infección accidental incluso de investigadores cuidadosos plenamente conscientes de los peligros. Si bien la contención de la guerra biológica es una preocupación menor para ciertas organizaciones criminales o terroristas, sigue siendo una preocupación importante para las poblaciones militares y civiles de prácticamente todas las naciones.

Antigüedad y Edad Media Editar

Se han practicado formas rudimentarias de guerra biológica desde la antigüedad. [12] El primer incidente documentado de la intención de utilizar armas biológicas se registra en textos hititas de 1500-1200 a. C., en los que las víctimas de la tularemia fueron conducidas a tierras enemigas, lo que provocó una epidemia.[13] Aunque los asirios conocían el cornezuelo de centeno, un hongo parásito del centeno que produce ergotismo cuando se ingiere, no hay evidencia de que hayan envenenado pozos enemigos con el hongo, como se ha afirmado. Los arqueros escitas sumergieron sus flechas y los soldados romanos sus espadas en los excrementos y cadáveres; como resultado, las víctimas eran comúnmente infectadas por el tétanos. [14] En 1346, los cuerpos de los guerreros mongoles de la Horda de Oro que habían muerto de peste fueron arrojados sobre los muros de la ciudad de Kaffa, en Crimea, sitiada. Los especialistas discrepan sobre si esta operación fue responsable de la propagación de la peste negra a Europa, Oriente Próximo y África del Norte, lo que provocó la muerte de aproximadamente 25 millones de europeos. [15] [16] [17] [18]

Los productos biológicos se utilizaron ampliamente en muchas partes de África desde el siglo XVI d.C., la mayoría de las veces en forma de flechas envenenadas o polvo esparcido en el frente de guerra, así como envenenamiento de caballos y suministro de agua a las fuerzas enemigas. [19] [20] En Borgu, había mezclas específicas para matar, hipnotizar, hacer al enemigo audaz y también para actuar como un antídoto contra el veneno del enemigo. La creación de biológicos estaba reservada para una clase específica y profesional de curanderos. [20]

Historia moderna Editar

El ejército británico intentó usar la viruela contra los nativos americanos durante el asedio de Fort Pitt en junio de 1763. [21] [22] [23] Un brote informado que comenzó la primavera anterior dejó hasta cien nativos americanos muertos en Ohio Country de 1763 a 1764. Sin embargo, no está claro si la viruela fue el resultado del incidente de Fort Pitt o si el virus ya estaba presente entre la gente de Delaware, ya que los brotes ocurrieron por sí solos cada doce años aproximadamente [24] y los delegados fueron Se reencontró más tarde y aparentemente no había contraído viruela. [25] [26] [27] Es probable que los infantes de marina británicos usaran la viruela en Nueva Gales del Sur, Australia, en 1789. [28] El Dr. Seth Carus [29] (2015) afirma: "En última instancia, tenemos una fuerte caso que apoya la teoría de que alguien introdujo deliberadamente la viruela en la población aborigen ". [30]

En 1900, la teoría de los gérmenes y los avances en bacteriología aportaron un nuevo nivel de sofisticación a las técnicas para el posible uso de agentes biológicos en la guerra. El sabotaje biológico en forma de ántrax y muermo se llevó a cabo en nombre del gobierno imperial alemán durante la Primera Guerra Mundial (1914-1918), con resultados indiferentes. [31] El Protocolo de Ginebra de 1925 prohibió el uso de armas químicas y biológicas. [32]

Con el inicio de la Segunda Guerra Mundial, el Ministerio de Abastecimiento del Reino Unido estableció un programa de guerra biológica en Porton Down, dirigido por el microbiólogo Paul Fildes. La investigación fue promovida por Winston Churchill y pronto la tularemia, el ántrax, la brucelosis y las toxinas del botulismo se convirtieron en armas con eficacia. En particular, la isla de Gruinard en Escocia fue contaminada con ántrax durante una serie de pruebas exhaustivas durante los siguientes 56 años. Aunque el Reino Unido nunca utilizó de manera ofensiva las armas biológicas que desarrolló, su programa fue el primero en convertir en armas con éxito una variedad de patógenos mortales y llevarlos a la producción industrial. [33] Otras naciones, especialmente Francia y Japón, habían comenzado sus propios programas de armas biológicas. [34]

Cuando Estados Unidos entró en la guerra, los recursos aliados se juntaron a pedido de los británicos, y Estados Unidos estableció un gran programa de investigación y un complejo industrial en Fort Detrick, Maryland en 1942 bajo la dirección de George W. Merck. [35] Las armas biológicas y químicas desarrolladas durante ese período fueron probadas en el Dugway Proving Grounds en Utah. Pronto hubo instalaciones para la producción masiva de esporas de ántrax, brucelosis y toxinas del botulismo, aunque la guerra terminó antes de que estas armas pudieran ser de mucha utilidad operativa. [36]

El programa más notorio del período fue dirigido por la Unidad 731 del Ejército Imperial Japonés secreto durante la guerra, con base en Pingfan en Manchuria y comandada por el Teniente General Shirō Ishii. Esta unidad de guerra biológica, llevó a cabo experimentos humanos a menudo fatales en prisioneros, y produjo armas biológicas para uso en combate. [37] Aunque el esfuerzo japonés carecía de la sofisticación tecnológica de los programas estadounidenses o británicos, los superó con creces en su aplicación generalizada y brutalidad indiscriminada. Se utilizaron armas biológicas contra soldados y civiles chinos en varias campañas militares. [38] En 1940, la Fuerza Aérea del Ejército Japonés bombardeó Ningbo con bombas de cerámica llenas de pulgas que transportaban la peste bubónica. [39] Muchas de estas operaciones resultaron ineficaces debido a sistemas de entrega ineficientes, [37] aunque pueden haber muerto hasta 400.000 personas. [40] Durante la Campaña Zhejiang-Jiangxi en 1942, alrededor de 1.700 soldados japoneses murieron de un total de 10.000 soldados japoneses que enfermaron cuando su propio ataque con armas biológicas rebotó en sus propias fuerzas. [41] [42]

Durante los últimos meses de la Segunda Guerra Mundial, Japón planeó usar la peste como arma biológica contra civiles estadounidenses en San Diego, California, durante la Operación Cerezos en flor por la noche. El plan estaba previsto para lanzarse el 22 de septiembre de 1945, pero no se ejecutó debido a la rendición de Japón el 15 de agosto de 1945. [43] [44] [45] [46]

En Gran Bretaña, en la década de 1950 se convirtieron en armas la peste, la brucelosis, la tularemia y posteriormente la encefalomielitis equina y los virus vaccinia, pero el programa se canceló unilateralmente en 1956. Los Laboratorios de Guerra Biológica del Ejército de los Estados Unidos convirtieron en armas el ántrax, la tularemia, la brucelosis, la fiebre Q y otros. . [47]

En 1969, el presidente de Estados Unidos, Richard Nixon, decidió poner fin unilateralmente al programa ofensivo de armas biológicas de los Estados Unidos, permitiendo solo la investigación científica para medidas defensivas. [48] ​​Esta decisión aumentó el impulso de las negociaciones para la prohibición de la guerra biológica, que tuvo lugar de 1969 a 1972 en la Conferencia de las Naciones Unidas del Comité de Desarme en Ginebra. [49] Estas negociaciones dieron lugar a la Convención sobre Armas Biológicas, que se abrió a la firma el 10 de abril de 1972 y entró en vigor el 26 de marzo de 1975 después de la ratificación por 22 estados. [49]

A pesar de ser parte y depositaria de la BWC, la Unión Soviética continuó y expandió su programa de armas biológicas ofensivas masivas, bajo el liderazgo de la institución supuestamente civil Biopreparat. [50] La Unión Soviética atrajo la sospecha internacional después de que la fuga de ántrax de Sverdlovsk en 1979 mató a aproximadamente de 65 a 100 personas. [51]

Las restricciones internacionales sobre la guerra biológica comenzaron con el Protocolo de Ginebra de 1925, que prohíbe el uso, pero no la posesión o el desarrollo de armas biológicas y químicas. [32] [53] Tras la ratificación del Protocolo de Ginebra, varios países formularon reservas con respecto a su aplicabilidad y uso como represalia. [54] Debido a estas reservas, en la práctica se trataba únicamente de un acuerdo de "no primer uso". [55]

La Convención de Armas Biológicas de 1972 (BWC) complementa el Protocolo de Ginebra al prohibir el desarrollo, producción, adquisición, transferencia, almacenamiento y uso de armas biológicas. [3] Habiendo entrado en vigor el 26 de marzo de 1975, la Convención sobre las armas biológicas fue el primer tratado multilateral de desarme que prohibió la producción de toda una categoría de armas de destrucción masiva. [3] En marzo de 2021, 183 estados se han adherido al tratado. [56] Se considera que la BWC ha establecido una fuerte norma mundial contra las armas biológicas, [57] que se refleja en el preámbulo del tratado, que establece que el uso de armas biológicas sería "repugnante para la conciencia de la humanidad". [58] Sin embargo, la eficacia de la Convención sobre las armas biológicas ha sido limitada debido al apoyo institucional insuficiente y la ausencia de un régimen de verificación formal para supervisar el cumplimiento. [59]

En 1985, se estableció el Grupo de Australia, un régimen multilateral de control de las exportaciones de 43 países con el objetivo de prevenir la proliferación de armas químicas y biológicas. [60]

En 2004, el Consejo de Seguridad de las Naciones Unidas aprobó la Resolución 1540, que obliga a todos los Estados Miembros de la ONU a desarrollar y hacer cumplir las medidas legales y reglamentarias apropiadas contra la proliferación de armas químicas, biológicas, radiológicas y nucleares y sus medios vectores, en particular, para prevenir la propagación de armas de destrucción masiva a actores no estatales. [61]

Las armas biológicas son difíciles de detectar, económicas y fáciles de usar, lo que las hace atractivas para los terroristas. Se estima que el costo de un arma biológica es alrededor del 0.05 por ciento del costo de un arma convencional para producir un número similar de bajas masivas por kilómetro cuadrado. [62] Además, su producción es muy fácil ya que se puede utilizar tecnología común para producir guerra biológica, como la que se utiliza en la producción de vacunas, alimentos, dispositivos de pulverización, bebidas y antibióticos. Un factor importante en la guerra biológica que atrae a los terroristas es que pueden escapar fácilmente antes de que las agencias gubernamentales o las agencias secretas hayan comenzado siquiera su investigación. Esto se debe a que el organismo potencial tiene un período de incubación de 3 a 7 días, después de los cuales comienzan a aparecer los resultados, dando así a los terroristas una ventaja.

Una técnica llamada repetición palindrómica corta agrupada, regularmente interespaciada (CRISPR-Cas9) es ahora tan barata y ampliamente disponible que los científicos temen que los aficionados empiecen a experimentar con ella. En esta técnica, una secuencia de ADN se corta y se reemplaza con una nueva secuencia o código que codifica una proteína o característica particular, que potencialmente podría aparecer en el organismo requerido. Aunque esta técnica es un gran avance y es encomiable, puede causar problemas graves y un peligro potencial si la utilizan personas con malas intenciones. Han surgido preocupaciones con respecto a las organizaciones de investigación en biología de bricolaje debido al riesgo asociado de que un investigador de bricolaje aficionado deshonesto pueda intentar desarrollar armas biológicas peligrosas utilizando tecnología de edición del genoma. [63]

En 2002, cuando CNN realizó los experimentos de Al-Qaeda (AQ) con venenos crudos, descubrieron que AQ había comenzado a planificar ataques de ricina y cianuro con la ayuda de una asociación flexible de células terroristas. [64] Los asociados se habían infiltrado en muchos países como Turquía, Italia, España, Francia y otros. En 2015, para combatir la amenaza del bioterrorismo, el Panel de Estudio de la Cinta Azul sobre Biodefensa emitió un Plan Nacional de Biodefensa. [65] Además, el informe anual del Programa Federal de Agentes Selectos describió 233 exposiciones potenciales de agentes biológicos seleccionados fuera de las barreras primarias de la biocontención en los EE. UU. [66]

Aunque un sistema de verificación puede reducir el bioterrorismo, un empleado o un terrorista solitario que tenga un conocimiento adecuado de las instalaciones de la empresa, puede causar un peligro potencial al inyectar una sustancia mortal o dañina en la instalación. Además, se ha encontrado que alrededor del 95% de los accidentes que han ocurrido por baja seguridad han sido cometidos por empleados o personas que tenían una habilitación de seguridad. [67]

La guerra entomológica (EW) es un tipo de guerra biológica que utiliza insectos para atacar al enemigo. El concepto ha existido durante siglos y la investigación y el desarrollo han continuado en la era moderna. Japón ha utilizado EW en la batalla y varias otras naciones han desarrollado y han sido acusadas de utilizar un programa de guerra entomológica. EW puede emplear insectos en un ataque directo o como vectores para administrar un agente biológico, como una peste. Esencialmente, EW existe en tres variedades. Un tipo de EW implica infectar insectos con un patógeno y luego dispersar los insectos sobre las áreas objetivo. [68] Los insectos entonces actúan como un vector, infectando a cualquier persona o animal que puedan picar. Otro tipo de EW es un ataque directo de insectos contra cultivos; el insecto puede no estar infectado con ningún patógeno, sino que representa una amenaza para la agricultura. El método final utiliza insectos no infectados, como abejas, avispas, etc., para atacar directamente al enemigo. [69]

Teóricamente, en el futuro se podrían utilizar enfoques novedosos en biotecnología, como la biología sintética, para diseñar tipos novedosos de agentes de guerra biológica. [70] [71] [72] [73]

  1. Demostraría cómo hacer que una vacuna sea ineficaz.
  2. Conferiría resistencia a antibióticos o agentes antivirales terapéuticamente útiles.
  3. Mejoraría la virulencia de un patógeno o convertiría en virulento a un no patógeno
  4. Aumentaría la transmisibilidad de un patógeno.
  5. Alteraría el rango de hospedadores de un patógeno
  6. Permitiría la evasión de herramientas de diagnóstico / detección
  7. Permitiría convertir en armas un agente biológico o una toxina.

Sin embargo, la mayoría de las preocupaciones de bioseguridad en biología sintética se centran en el papel de la síntesis de ADN y el riesgo de producir material genético de virus letales (por ejemplo, gripe española de 1918, polio) en el laboratorio. [74] [75] [76] Recientemente, el sistema CRISPR / Cas ha surgido como una técnica prometedora para la edición de genes. Fue aclamado por The Washington Post como "la innovación más importante en el espacio de la biología sintética en casi 30 años". [77] Mientras que otros métodos tardan meses o años en editar secuencias de genes, CRISPR acelera ese tiempo hasta semanas. [3] Sin embargo, debido a su facilidad de uso y accesibilidad, ha planteado una serie de preocupaciones éticas, especialmente en torno a su uso en el espacio de biohacking. [77] [78] [79]

Se ha argumentado que los actores estatales racionales nunca usarían armas biológicas de manera ofensiva. El argumento es que las armas biológicas no se pueden controlar: el arma podría ser contraproducente y dañar al ejército en la ofensiva, quizás teniendo efectos incluso peores que en el objetivo. Es casi seguro que un agente como la viruela u otros virus transmitidos por el aire se propagaría por todo el mundo y, en última instancia, infectaría el país de origen del usuario. Sin embargo, este argumento no se aplica necesariamente a las bacterias. Por ejemplo, el ántrax se puede controlar fácilmente e incluso crear en un cobertizo de jardín que el FBI sospecha que se puede hacer por tan solo $ 2,500 usando equipo de laboratorio fácilmente disponible. [80] Además, utilizando métodos microbianos, las bacterias pueden modificarse adecuadamente para que sean efectivas solo en un rango ambiental estrecho, el rango del objetivo que difiere claramente del ejército en la ofensiva. Por lo tanto, solo el objetivo podría verse afectado negativamente. El arma puede usarse más para atascar a un ejército que avanza haciéndolo más vulnerable al contraataque de la fuerza defensora. Tenga en cuenta que estas preocupaciones generalmente no se aplican a las toxinas de origen biológico; aunque están clasificadas como armas biológicas, el organismo que las produce no se utiliza en el campo de batalla, por lo que presentan preocupaciones similares a las armas químicas.

Antipersonal Editar

Las características ideales de un agente biológico que se utilizará como arma contra los seres humanos son alta infectividad, alta virulencia, no disponibilidad de vacunas y disponibilidad de un sistema de administración eficaz y eficiente. La estabilidad del agente armado (la capacidad del agente de retener su infectividad y virulencia después de un período prolongado de almacenamiento) también puede ser deseable, particularmente para aplicaciones militares, y a menudo se considera la facilidad de crear uno. El control de la propagación del agente puede ser otra característica deseada.

La principal dificultad no es la producción del agente biológico, ya que muchos agentes biológicos utilizados en las armas se pueden fabricar de forma relativamente rápida, económica y sencilla. Más bien, es el armamento, el almacenamiento y la entrega en un vehículo eficaz a un objetivo vulnerable lo que plantea problemas importantes.

Por ejemplo, Bacillus Anthracis se considera un agente eficaz por varias razones. Primero, forma esporas resistentes, perfectas para la dispersión de aerosoles. En segundo lugar, este organismo no se considera transmisible de persona a persona y, por lo tanto, rara vez o nunca causa infecciones secundarias. Una infección por ántrax pulmonar comienza con síntomas similares a los de la influenza y progresa a una mediastinitis hemorrágica letal en 3 a 7 días, con una tasa de mortalidad de 90% o más en pacientes no tratados. [81] Por último, el personal amigo y los civiles pueden protegerse con antibióticos adecuados.

Los agentes considerados para armamento, o que se sabe que son armados, incluyen bacterias como Bacillus Anthracis, Brucella spp., Burkholderia mallei, Burkholderia pseudomallei, Chlamydophila psittaci, Coxiella burnetii, Francisella tularensis, algunas de las Rickettsiaceae (especialmente Rickettsia prowazekii y Rickettsia rickettsii), Shigella spp., Vibrio cholerae, y Yersinia pestis. Se han estudiado y / o armado muchos agentes virales, incluidos algunos de los Bunyaviridae (especialmente el virus de la fiebre del Valle del Rift), el Ébolavirus, muchos de los Flaviviridae (especialmente el virus de la encefalitis japonesa), el virus Machupo, el virus Marburg, el virus Variola y el virus de la fiebre amarilla. . Los agentes fúngicos que se han estudiado incluyen Coccidioides spp. [50] [82]

Las toxinas que pueden usarse como armas incluyen ricina, enterotoxina B estafilocócica, toxina botulínica, saxitoxina y muchas micotoxinas. Estas toxinas y los organismos que las producen a veces se denominan agentes selectos. En los Estados Unidos, su posesión, uso y transferencia están regulados por el Programa de agentes selectos de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades.

El antiguo programa de guerra biológica de EE. UU. Clasificó sus agentes biológicos antipersonal armados como Agentes letales (Bacillus Anthracis, Francisella tularensis, Toxina botulínica) o Agentes incapacitantes (Brucella suis, Coxiella burnetii, Virus de la encefalitis equina venezolana, enterotoxina estafilocócica B).

Anti-agricultura Editar

Anti-cultivos / anti-vegetación / anti-pesca Editar

Estados Unidos desarrolló una capacidad anti-cultivos durante la Guerra Fría que usaba enfermedades de las plantas (bioherbicidas o micoherbicidas) para destruir la agricultura enemiga. Las armas biológicas también tienen como objetivo la pesca y la vegetación acuática. Se creía que la destrucción de la agricultura enemiga a escala estratégica podría frustrar la agresión chino-soviética en una guerra general. Enfermedades como la explosión del trigo y la explosión del arroz se utilizaron como armas en tanques de pulverización aérea y bombas de racimo para su entrega a las cuencas hidrográficas enemigas en las regiones agrícolas para iniciar epifitos (epidemias entre las plantas). Cuando Estados Unidos renunció a su programa de guerra biológica ofensiva en 1969 y 1970, la gran mayoría de su arsenal biológico estaba compuesto por estas enfermedades de las plantas. [83] Las enterotoxinas y micotoxinas no se vieron afectadas por la orden de Nixon.

Aunque los herbicidas son productos químicos, a menudo se agrupan con la guerra biológica y la guerra química porque pueden funcionar de manera similar a las biotoxinas o biorreguladores. El Laboratorio Biológico del Ejército probó a cada agente y la Unidad Técnica de Escolta del Ejército fue responsable del transporte de todos los materiales químicos, biológicos, radiológicos (nucleares). Las tácticas de tierra quemada o la destrucción de ganado y tierras de cultivo se llevaron a cabo en la guerra de Vietnam (cf. Agente Naranja) [84] y la Guerra Eelam en Sri Lanka. [85]

La guerra biológica también puede apuntar específicamente a las plantas para destruir cultivos o defoliar la vegetación. Estados Unidos y Gran Bretaña descubrieron reguladores del crecimiento de las plantas (es decir, herbicidas) durante la Segunda Guerra Mundial e iniciaron un programa de guerra con herbicidas que finalmente se utilizó en Malaya y Vietnam en operaciones de contrainsurgencia.

Anti-ganado Editar

Durante la Primera Guerra Mundial, los saboteadores alemanes utilizaron ántrax y muermo para enfermar a los caballos de caballería en Estados Unidos y Francia, ovejas en Rumania y ganado en Argentina destinado a las fuerzas de la Entente. [86] Uno de estos saboteadores alemanes fue Anton Dilger. Además, la propia Alemania se convirtió en víctima de ataques similares: los caballos con destino a Alemania fueron infectados con Burkholderia por agentes franceses en Suiza. [87]

Durante la Segunda Guerra Mundial, Estados Unidos y Canadá investigaron en secreto el uso de la peste bovina, una enfermedad altamente letal del ganado, como arma biológica. [86] [88]

En la década de 1980, el Ministerio de Agricultura soviético había desarrollado con éxito variantes de la fiebre aftosa y la peste bovina contra las vacas, la peste porcina africana para los cerdos y la psitacosis para matar pollos. Estos agentes estaban preparados para rociarlos desde tanques conectados a aviones a lo largo de cientos de millas. El programa secreto fue nombrado en código "Ecología". [50]

Durante el Levantamiento de Mau Mau en 1952, el látex venenoso del arbusto de leche africano se utilizó para matar ganado. [89]

Investigación y desarrollo de contramedidas médicas Editar

En 2010, en la Reunión de los Estados Partes en la Convención sobre la prohibición del desarrollo, la producción y el almacenamiento de armas bacteriológicas (biológicas) y toxínicas y su destrucción en Ginebra [90], se sugirió el reconocimiento epidemiológico sanitario como medio bien probado para mejorar la vigilancia de infecciones y agentes parasitarios, para la aplicación práctica del Reglamento Sanitario Internacional (2005). El objetivo era prevenir y minimizar las consecuencias de los brotes naturales de enfermedades infecciosas peligrosas, así como la amenaza del presunto uso de armas biológicas contra los Estados Partes de la CABT.

Papel de la salud pública y la vigilancia de enfermedades Editar

Es importante señalar que la mayoría de los patógenos de las armas biológicas clásicas y modernas pueden obtenerse de una planta o un animal que está naturalmente infectado. [91]

De hecho, en el mayor accidente de armas biológicas conocido, el brote de ántrax en Sverdlovsk (ahora Ekaterimburgo) en la Unión Soviética en 1979, las ovejas se enfermaron de ántrax hasta a 200 kilómetros del punto de liberación del organismo desde una instalación militar en el sureste. parte de la ciudad y todavía está fuera del alcance de los visitantes hoy en día (consulte la fuga de ántrax de Sverdlovsk). [92]

Por lo tanto, un sistema de vigilancia robusto que involucre a médicos y veterinarios humanos puede identificar un ataque de armas biológicas temprano en el curso de una epidemia, permitiendo la profilaxis de enfermedades en la gran mayoría de las personas (y / o animales) expuestos pero que aún no están enfermos. [93]

Por ejemplo, en el caso del ántrax, es probable que entre 24 y 36 horas después de un ataque, un pequeño porcentaje de personas (aquellas con el sistema inmunológico comprometido o que habían recibido una gran dosis del organismo debido a la proximidad a la liberación) punto) se enfermará con síntomas y signos clásicos (incluido un hallazgo de rayos X de tórax prácticamente único, a menudo reconocido por los funcionarios de salud pública si reciben informes oportunos). [94] Se estima que el período de incubación para los seres humanos es de aproximadamente 11,8 días a 12,1 días. Este período sugerido es el primer modelo que es independientemente consistente con los datos del brote humano más grande conocido. Estas proyecciones refinan estimaciones previas de la distribución de casos de aparición temprana después de una liberación y respaldan un curso recomendado de tratamiento antibiótico profiláctico de 60 días para personas expuestas a dosis bajas de ántrax. [95] Al poner estos datos a disposición de los funcionarios de salud pública locales en tiempo real, la mayoría de los modelos de epidemias de ántrax indican que más del 80% de una población expuesta puede recibir tratamiento con antibióticos antes de presentar síntomas, y así evitar la mortalidad moderadamente alta de la enfermedad. . [94]

Indicios epidemiológicos comunes que pueden indicar un ataque biológico Editar

Del más específico al menos específico: [96]

  1. Causa única de una determinada enfermedad causada por un agente infrecuente, sin explicación epidemiológica.
  2. Cepa de un agente inusual, rara y modificada genéticamente.
  3. Altas tasas de morbilidad y mortalidad en pacientes con síntomas iguales o similares.
  4. Presentación inusual de la enfermedad.
  5. Distribución geográfica o estacional inusual.
  6. Enfermedad endémica estable, pero con un aumento inexplicable de relevancia.
  7. Transmisión rara (aerosoles, alimentos, agua).
  8. No se presentan enfermedades en personas que estuvieron / no están expuestas a "sistemas de ventilación comunes (tienen sistemas de ventilación cerrados separados) cuando la enfermedad se observa en personas cercanas que tienen un sistema de ventilación común".
  9. Enfermedades diferentes e inexplicables coexistiendo en un mismo paciente sin otra explicación.
  10. Enfermedad rara que afecta a una población grande y diversa (la enfermedad respiratoria puede sugerir que el patógeno o el agente fue inhalado).
  11. La enfermedad es inusual para una determinada población o grupo de edad en el que tiene presencia.
  12. Tendencias inusuales de muerte y / o enfermedad en poblaciones animales, anteriores o acompañantes de enfermedades en humanos.
  13. Muchos afectados buscaron tratamiento al mismo tiempo.
  14. Composición genética similar de agentes en individuos afectados.
  15. Colecciones simultáneas de enfermedades similares en áreas no contiguas, nacionales o extranjeras.
  16. Una gran cantidad de casos de enfermedades y muertes inexplicables.

Identificación de armas biológicas Editar

El objetivo de la biodefensa es integrar los esfuerzos sostenidos de las comunidades de seguridad nacional y nacional, médica, de salud pública, de inteligencia, diplomática y policial. Los proveedores de atención médica y los funcionarios de salud pública se encuentran entre las primeras líneas de defensa. En algunos países, las capacidades privadas, locales y provinciales (estatales) están siendo aumentadas y coordinadas con activos federales, para proporcionar defensas en capas contra ataques con armas biológicas. Durante la primera Guerra del Golfo, las Naciones Unidas activaron un equipo de respuesta biológica y química, Task Force Scorpio, para responder a cualquier uso potencial de armas de destrucción masiva en civiles.

El enfoque tradicional para proteger la agricultura, los alimentos y el agua: centrarse en la introducción natural o involuntaria de una enfermedad se está fortaleciendo mediante esfuerzos enfocados para abordar las amenazas de armas biológicas actuales y futuras que pueden ser deliberadas, múltiples y repetitivas.

La creciente amenaza de los agentes de guerra biológica y el bioterrorismo ha llevado al desarrollo de herramientas de campo específicas que realizan análisis e identificación sobre el terreno de los materiales sospechosos encontrados. Una de esas tecnologías, que está siendo desarrollada por investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), emplea un "inmunoensayo sándwich", en el que anticuerpos marcados con colorante fluorescente dirigidos a patógenos específicos se unen a nanocables de plata y oro. [97]

En los Países Bajos, la empresa TNO ha diseñado el eQuipment de reconocimiento de partículas individuales Bioaerosol (BiosparQ). Este sistema se implementaría en el plan de respuesta nacional para ataques con armas biológicas en los Países Bajos. [98]

Investigadores de la Universidad Ben Gurion en Israel están desarrollando un dispositivo diferente llamado BioPen, esencialmente un "Lab-in-a-Pen", que puede detectar agentes biológicos conocidos en menos de 20 minutos usando una adaptación del ELISA, un sistema inmunológico similar ampliamente empleado técnica, que en este caso incorpora fibra óptica. [99]


Entre Aedes los mosquitos son especies responsables de la transmisión de patógenos graves a los seres humanos. Para hacer frente a las amenazas actuales a la eficacia a largo plazo de los métodos tradicionales de control de vectores, se están desarrollando estrategias de control no convencionales. Estos incluyen el control autocida, como la liberación de machos estériles (técnica de insectos estériles) y la liberación de Wolbachiamachos infectados para inducir esterilidad sexual (técnica de insectos incompatible) y variaciones de reemplazo de cepas refractarias a patógenos usando Wolbachia. Los tipos de técnicas de los machos estériles dependen particularmente de la capacidad de los machos liberados para aparearse con éxito con hembras salvajes. Por esa razón, una buena comprensión de la biología del apareamiento de los machos, incluida una comprensión profunda del sistema reproductivo y la capacidad de apareamiento, aumenta la probabilidad de éxito de dichos programas de control de vectores genéticos. Aquí revisamos la literatura sobre la reproducción de Aedes mosquitos con énfasis en la biología masculina. Consideramos la maduración sexual, la búsqueda de pareja, la inseminación, la capacidad reproductiva masculina y la ocurrencia de múltiples apareamientos. También discutimos qué parámetros son de mayor importancia para la implementación exitosa de métodos de control autocida y proponemos preguntas para futuras investigaciones.

Revisión de la biología reproductiva masculina del vector de la enfermedad. Aedes mosquito. ¿Qué parámetros son de mayor importancia para mejorar los programas de control genético?


Discusión

Debido a la falta de obligación de registro, actualmente no podemos estimar el número exacto de tales fincas en el área encuestada. El número de granjas obtenidas para el experimento resultó de un número mínimo de muestras calculado indicativamente. Para obtener los resultados más confiables de una sola ubicación (por ejemplo, una ciudad), probamos hasta 3 granjas. La selección de especies de insectos para la investigación resultó de la diseminación de estos animales entre los criadores. En caso de que hayamos demostrado que los insectos provienen del mismo proveedor, no continuamos con la investigación.

Las preguntas de la encuesta sobre las granjas de insectos probadas están relacionadas con las actividades observadas practicadas por los criadores. Los criadores que desean establecer o ampliar sus granjas a menudo piden insectos de los países de origen o de lugares donde la importación de dichos alimentos es más barata que la de Europa. En nuestra opinión, tal fenómeno es una gran amenaza debido al hecho de que puede existir el riesgo de atrapar animales del medio ambiente y, por lo tanto, introducir nuevos parásitos, tanto patógenos para insectos como para humanos y animales. Algunos criadores aficionados no están interesados ​​en la calidad del alimento introducido en la granja. Obtienen alimentos para insectos del medio ambiente (forrajes verdes, árboles frutales silvestres) o utilizan las sobras de la alimentación de otros animales. Los insectos comestibles también pueden tener contacto directo o indirecto con los animales. Entre las prácticas podemos incluir el reposicionamiento de insectos en las granjas después de que el animal no los haya comido. Estos insectos que se mueven por el hábitat de los animales (por ejemplo, terrarios) pueden introducir mecánicamente patógenos potenciales específicos de los animales.

Durante la investigación en granjas individuales, observamos prácticas poco éticas de criadores individuales, como alimentar insectos con heces de animales de una tienda de mascotas, alimentar insectos con cadáveres de animales más pequeños o alimentar insectos con alimentos mohosos e incluso carne cruda. Estas prácticas reducen significativamente la calidad del producto final y socavan la seguridad microbiológica / parasitológica de dichos alimentos. Sin embargo, actualmente no existen regulaciones sobre las condiciones zoohigiénicas y el bienestar de estos animales como animales potenciales para la alimentación. Aunque la investigación se llevó a cabo en granjas de insectos aficionados, la mayoría no presentaba fallas graves. La cría de insectos comestibles llevada a cabo en lugares no destinados a este fin (casas) puede suponer un peligro adicional para los seres humanos. En el curso del estudio, registramos casos individuales de propagación de insectos de granjas, lo que resultó en infestación de habitaciones, p. Ej. por cucarachas o grillos. Otro ejemplo es la posibilidad de transmisión de parásitos como Cryptosporidium spp. en humanos aerogénicamente, por lo tanto si las granjas están bien desprotegidas o hay falta de higiene en contacto con insectos, tales invasiones pueden ocurrir.

Parásitos patógenos para insectos.

Las muestras de granjas analizadas fueron colonizadas por formas de desarrollo de parásitos que son específicas de insectos, incluyendo Nosema spp, Gregarina spp., Nyctotherus spp., Steinernema spp., Gordiidae, H. diesigni, Thelastomidae y Thelastoma spp. Estos patógenos constituyen la flora parasitaria más prevalente, y las infecciones masivas pueden comprometer la salud de los insectos y disminuir las ganancias de la granja [38, 39]. Según Van der Geest et al. [40] y Johny et al. [41], los patógenos anteriores han sido implicados como pseudoparásitos de humanos y animales. Sin embargo, el impacto de los parásitos específicos de insectos en los seres humanos aún no se ha dilucidado por completo. Pong y col. [42] argumentó que Gregarina spp., un parásito específico de las cucarachas, podría causar asma en humanos. Los resultados de la encuesta realizada en nuestro estudio indican que el cultivo de insectos puede aumentar la exposición humana a patógenos y alérgenos [43, 44].

La nosemosis es una enfermedad causada por parásitos microsporidianos y puede comprometer la salud de los grillos y las langostas. Sin embargo, los parásitos nosema también controlan las poblaciones de grillos y langostas en el entorno natural [45-47]. Lange y Wysiecki [48] encontraron que Nosema locustae puede ser transmitido por langostas salvajes a una distancia de hasta 75 km. Este parásito también se transmite fácilmente entre insectos individuales, lo que puede contribuir a la propagación de infecciones en las granjas de insectos. Johnson y Pavlikova [49] informaron de una correlación lineal entre el número de Nosema spp. esporas en langostas y disminución del consumo de materia seca. Los resultados de nuestro estudio indican que Nosema spp. las infecciones pueden disminuir las ganancias en el cultivo de insectos.

Gregarina spp. son protistas parásitos que colonizan el tracto digestivo y las cavidades corporales de los invertebrados. Según Kudo [50], las gregarinas son microorganismos comensales no patógenos, pero investigaciones recientes indican que estos protistas son patógenos para los insectos. Estos microorganismos utilizan los nutrientes ingeridos por el huésped, comprometen la función inmunológica del huésped y dañan las paredes de las células del huésped [41]. Las infestaciones masivas pueden provocar un bloqueo intestinal en los insectos [38]. Lopes y Alves [39] encontraron que las cucarachas infectadas con Gregarina spp. se caracterizaron por abdómenes hinchados, movimientos más lentos, cuerpos oscurecidos y olor pútrido indicativo de septicemia. También se encontró que las gregarinas comprometen la reproducción, acortan el ciclo de vida y aumentan la mortalidad de los insectos [38, 51, 52]. Un estudio de libélulas reveló que Gregarina spp. puede disminuir el contenido de grasa y la fuerza muscular en los insectos [52]. Johny y col. [41] demostró que el metronidazol y la griseofluvina pueden disminuir Gregarina spp. cuenta en insectos. Los resultados presentados por Johny et al. [41] se puede utilizar para desarrollar estrategias de manejo de parásitos y minimizar los efectos negativos de Gregarina spp. en granjas de insectos. Lopes y Alves [39] demostraron que las cucarachas infectadas con Gregarina spp. eran más susceptibles a Metarhizium anisopliae y triflumurón, lo que podría implicar que los insectos enfermos son más sensibles a otros patógenos. Una revisión de la literatura sugiere que Gregarina spp. puede afectar negativamente la salud de los insectos cultivados [38, 39, 41, 51, 52].

Nyctotherus spp. es un parásito o endosimbionte que coloniza el sistema intestinal de los insectos. Gijzen y col. [53] encontró una fuerte correlación entre el tamaño de la N. ovalis población y actividad de digestión de carboximetilcelulasa y papel de filtro en los intestinos de las cucarachas, que se correlacionó con la capacidad de esos insectos para producir metano. Los resultados de nuestro estudio indican que el ciliado N. ovalis debe considerarse como microflora comensal del tracto gastrointestinal de las cucarachas. Nyctotherus spp. era menos probable que se detectaran en insectos que habían tenido contacto previo con animales. Lo anterior podría implicar que los insectos cuyos tractos digestivos están colonizados por estos parásitos son más fácilmente consumidos por los animales. Nyctotherus ovalis rara vez es patógeno para los animales. Satbige y col. [54] informó sobre dos tortugas donde N. ovalis la infección provocó diarrea, deshidratación y pérdida de peso.

Gordiidae, también conocidos como gusanos de crin, son nematodos parásitos con una longitud de hasta 1,5 m que colonizan invertebrados. Cuando son consumidas por insectos, las larvas parásitas penetran la pared intestinal y son envueltas por quistes protectores dentro del intestino. Gordius spp. son generalmente específicos de insectos, pero estos nematodos también se han detectado en humanos y animales. En la bibliografía se describieron varios casos de parasitismo y pseudoparasitismo por gusanos gordiideos de varios lugares, incluidos Francia, Italia, Baviera, Dalmacia, África oriental, África sudoriental, África occidental, Transvaal, Chile, Estados Unidos y Canadá [55]. . También se identificaron gusanos de crin en vómitos y heces [56, 57]. Sin embargo, ninguna de las invasiones parasitarias descritas fue patógena para los seres humanos. En el presente estudio, se detectaron parásitos en insectos alimentados con desechos de la cocina o fuentes de alimentos recolectadas localmente.

Hammerschmidtiella diesigni, Thelastoma spp. y Thelastomatidae son nematodos específicos de invertebrados. Los nematodos que colonizan el tracto digestivo de los insectos generalmente se consideran organismos comensales. Taylor [58] demostró que Leidinema spp. ejerció un efecto negativo sobre los tejidos del intestino posterior en insectos. De manera similar a los patógenos identificados en nuestro estudio, Leidinema spp. pertenecen a la familia Thelastomatidae. Capinera [59] demostró que estos nematodos pueden aumentar la mortalidad en las granjas de cucarachas. En nuestro estudio, los insectos colonizados por H. diesigni y Thelastoma spp. se caracterizaron por un menor contenido de tejido graso. McCallister [60] informó una mayor prevalencia de H. diesigni y T. bulhoes nematodos en cucarachas hembras y adultas, pero no observaron variaciones significativas en el recuento diferencial de hemocitos o en la gravedad específica de la hemolinfa [60].

Steinernema spp. es un nematodo entomopatógeno cuya patogenicidad está relacionada con la presencia de bacterias simbióticas en intestinos parásitos. Estos nematodos se utilizan en la agricultura como agentes de control biológico de las plagas de los cultivos [61], que pueden promover la propagación de la infección a otros insectos. En nuestro estudio, los insectos infectados con Steinernema spp. probablemente fueron alimentados con plantas contaminadas con huevos de parásitos.

Parásitos patógenos para humanos y animales.

Cryptosporidium spp. son parásitos que colonizan los tractos digestivo y respiratorio de más de 280 especies de vertebrados e invertebrados. Se han relacionado con muchas enfermedades animales que implican diarrea crónica [62-64]. Según la literatura, los insectos pueden servir como vectores mecánicos de estos parásitos. Las moscas pueden ser vectores de Cryptosporidium spp. que transportan ooquistes en su tracto digestivo y contaminan los alimentos [65, 66]. Los escarabajos peloteros [67] y las cucarachas [68] también pueden actuar como vectores mecánicos de estos parásitos en el medio ambiente. Sin embargo, la prevalencia de Cryptosporidium spp.en insectos comestibles no se ha documentado en la literatura. En nuestro estudio, Cryptosporidium spp. se detectaron en el tracto digestivo y otras partes del cuerpo de todas las especies de insectos evaluadas. En nuestra opinión, los insectos son un vector subestimado de Cryptosporidium spp., y contribuyen significativamente a la propagación de estos parásitos.

Isospora spp. son protozoos cosmopolitas de la subclase Coccidia que causan una enfermedad intestinal conocida como isosporiasis. Estos parásitos representan una amenaza tanto para los seres humanos (en particular para los individuos inmunodeprimidos) como para los animales. El huésped se infecta al ingerir ovocitos y la infección se presenta principalmente con síntomas gastrointestinales (diarrea acuosa). Según la literatura, las cucarachas, las moscas domésticas y los escarabajos peloteros pueden actuar como vectores mecánicos de Isospora spp. [69, 70]. En nuestro estudio, las granjas de insectos estaban contaminadas con este protozoo, que podría ser la causa de la coccidiosis recurrente en los insectívoros. Isospora spp. se detectaron en la superficie del cuerpo y en el tracto intestinal de los insectos. En nuestra opinión, la presencia de Isospora spp. en insectos comestibles es el resultado de unos estándares de higiene deficientes en las granjas de insectos.

Balantidium spp. son protozoos cosmopolitas de la clase Ciliata. Algunas especies constituyen la flora comensal de los animales, pero también pueden causar una enfermedad conocida como balantidiasis. Según la literatura, estos protozoos son ubicuos en los insectos sinantrópicos [68, 71]. En algunos insectos, Balantidium spp. se considera parte de la flora intestinal normal y puede participar en los procesos digestivos [72]. Los insectos pueden ser vectores de Balantidium spp. patógeno para los seres humanos y los animales [73]. En nuestro estudio, se detectaron ciliados potencialmente patógenos incluso en granjas de insectos con hábitats cerrados.

Entamoeba spp. son ameboides del grupo taxonómico Amoebozoa que son parásitos internos o comensales en humanos y animales. La mayoría de Entamoeba spp., incluyendo E. coli, E. dispar y E. hartmanni, identificados en nuestro estudio pertenecen a la microflora intestinal comensal no patógena. Sin embargo, patógeno E. histolytica [74], y E. invadens también se detectaron en el estudio presentado. Entamoeba histolytica puede causar disentería en humanos y animales, mientras que E. invadens es particularmente peligroso para animales insectívoros como reptiles y anfibios. Otros autores demostraron que E. histolytica es transmitida por insectos en el medio natural [68, 75].

Cestoda coloniza insectos como huéspedes intermediarios. Cisticercoides, la etapa larvaria de tenias como Dipylidium caninum, Hymenolepis diminuta, H. nana, H. microstoma, H. citelli, Monobothrium ulmeri y Raillietina cesticillus, se han identificado en insectos [76-78]. Los insectos han desarrollado mecanismos inmunes que inhiben el desarrollo de estos parásitos [78, 79]. Las tenias pueden inducir cambios de comportamiento en los insectos, como una disminución significativa de la actividad y del comportamiento fotofóbico [80]. Los cambios de comportamiento pueden hacer que los huéspedes definitivos consuman insectos que contienen cisticercoides. Nuestro estudio demostró que las granjas de insectos que están expuestas al contacto con animales y las granjas que se complementan con insectos de fuentes externas tienen un mayor riesgo de infección por tenia. Se informaron resultados similares en estudios de insectos sinantrópicos [81, 82]. En nuestro estudio, se detectaron tanto cisticercoides como huevos, lo que sugiere que las granjas pueden estar continuamente expuestas a fuentes de infección. Sin embargo, las correlaciones entre insectos comestibles y la prevalencia de teniasis en humanos y animales nunca se han investigado en detalle. Se ha demostrado que la temperatura influye significativamente en el desarrollo de larvas de tenia en insectos [83, 84]. En nuestra opinión, el mantenimiento de temperaturas más bajas en las granjas de insectos podría disminuir sustancialmente el éxito reproductivo de las tenias, y los insectos comestibles podrían procesarse térmicamente antes del consumo para minimizar el riesgo de infección por tenias. Los resultados de nuestro estudio indican que los insectos comestibles juegan un papel importante en la transmisión de tenias a aves, animales insectívoros y humanos.

Pharyngodon spp. son nematodos parásitos que colonizan animales exóticos tanto en entornos salvajes como en cautiverio [85, 86]. Estos parásitos son más frecuentes en las mascotas cautivas que en los animales salvajes [85, 86], lo que podría estar relacionado con insectos comestibles. En nuestro estudio, los insectos que tuvieron contacto previo con animales fueron significativamente más a menudo vectores de Pharyngodon spp. Nuestros resultados indican que los insectos actúan como vectores mecánicos para la transmisión de las formas de desarrollo del parásito. El papel de los insectos como hospedadores definitivos de Pharyngodon spp. no ha sido confirmado por la investigación. Infecciones humanas causadas por Pharyngodon spp. en el pasado [87], pero estos nematodos ya no son factores de riesgo significativos de una posible enfermedad zoonótica.

Physaloptera spp. forman quistes en el hemocele del huésped aproximadamente 27 días después de la ingestión [88]. Cawthorn y Anderson [89], demostraron que los grillos y las cucarachas pueden actuar como huéspedes intermediarios de estos nematodos. Nuestro estudio es el primer informe que indica que Physaloptera spp. puede ser transmitida por gusanos de la harina y langostas migratorias. Los insectos pueden actuar como vectores en la transmisión de estos parásitos, en particular a los mamíferos insectívoros. A pesar de lo anterior, los huéspedes definitivos no siempre están infectados [88, 89]. Las cucarachas juegan un papel importante en la transmisión de los parásitos discutidos, incluidos los jardines zoológicos [90]. Un estudio de escarabajos de la harina infectados experimentalmente (Tribolium confusum) demostraron que los espiruridos también pueden influir en el comportamiento de los insectos [91]. Los cambios de comportamiento aumentan el riesgo de que los insectívoros seleccionen a los individuos infectados.

Spiruroidea son nematodos parásitos que requieren huéspedes intermediarios invertebrados, como escarabajos peloteros o cucarachas, para completar su ciclo de vida [92]. En saltamontes Espirura infundibuliforme alcanzan la etapa infecciosa en 11-12 días a una temperatura ambiente de 20-30 ° C [93]. La investigación ha demostrado que estos insectos son reservorios de Spiruroidea en el entorno natural [94]. Estos parásitos forman quistes en los músculos de los insectos, el hemocele y los túbulos de Malpighi. Colonizan principalmente animales, pero también se han reportado infecciones humanas. Según Haruki et al. [95], Spiruroidea puede infectar a humanos que accidentalmente consumen huéspedes intermediarios o beben agua que contiene larvas L3 de Gongylonema spp. (nematodos de la superfamilia Spiruroidea). La prevalencia de Spiruroidea en insectos nunca se ha estudiado en insectos de Europa Central. En nuestro estudio, estos nematodos fueron identificados principalmente en granjas que importan insectos de fuera de Europa.

Acanthocephala son endoparásitos obligatorios del tracto digestivo en peces, aves y mamíferos, y sus larvas (acanthor, acanthella, cystacanth) son transmitidas por invertebrados. La prevalencia de estos parásitos en insectos silvestres nunca se ha estudiado. En las cucarachas, especies de Acanthocephala como Moniliformis dubius y Macracanthorhynchus hirudinaceus penetrar en la pared intestinal y alcanzar el hemocele [96]. La membrana externa del acanthor forma protuberancias similares a microvellosidades que envuelven a las larvas en estadio temprano [97]. La influencia de los acantocéfalos en la fisiología de los insectos se ha investigado ampliamente. La presencia de Moniliformis moniliformis larvas en el hemocele de cucaracha disminuye la reactividad inmunitaria [98], lo que, en nuestra opinión, puede contribuir a infecciones secundarias. Los gusanos de cabeza espinosa influyen en la concentración de fenoloxidasa, una enzima responsable de la síntesis de melanina en el sitio de la lesión y alrededor de los patógenos en la hemolinfa [99, 100]. No hay estudios publicados que describan el impacto de los acantocéfalos en el comportamiento de los insectos. Un estudio de crustáceos demostró que las formas de desarrollo de estos parásitos aumentaron significativamente los niveles de glucógeno y disminuyeron el contenido de lípidos en las hembras [101]. Los gusanos espinosos también comprometen el éxito reproductivo en los crustáceos [102]. Se necesitan más investigaciones sobre los artrópodos para determinar la seguridad de los insectos como fuentes de alimentos y piensos. Se han detectado acantocéfalos en reptiles insectívoros [103], lo que podría indicar que los insectos pueden actuar como vectores para la transmisión de formas parasitarias de desarrollo.

Los Pentastomida son artrópodos endoparásitos que colonizan el tracto respiratorio y las cavidades corporales de reptiles salvajes y cautivos [104]. La pentastomiasis se considera una enfermedad zoonótica, en particular en los países en desarrollo [105]. La presencia de ácaros, que se asemejan a las ninfas de los pentastómidos durante las observaciones microscópicas, debe descartarse al diagnosticar la pentastomiasis en las granjas de insectos. El papel de los insectos de los huéspedes intermediarios / vectores de las ninfas pentastómidas aún no se ha dilucidado por completo. Sin embargo, Winch y Riley [106] encontraron que los insectos, incluidas las hormigas, son capaces de transmitir gusanos de la lengua y que las cucarachas son refractarias a la infección con Raillietiella gigliolii. Esslinger [107] y Bosch [108] demostraron que Raillietiella spp. dependen de los insectos como huéspedes intermediarios. Nuestro estudio confirmó la posibilidad anterior, pero no pudimos identificar los factores que hacen que los insectos seleccionados sean los huéspedes intermediarios preferidos. La elección del hospedador intermediario probablemente esté determinada por la especie del parásito. No pudimos identificar las ninfas de pentastómidos a nivel de especie debido a la ausencia de datos morfométricos detallados. Nuestros resultados y los de otros autores sugieren que los insectos podrían ser vectores importantes para la transmisión de pentastómidos a reptiles y anfibios [106, 109].

Predominio

La prevalencia de infecciones parasitarias en insectos se ha investigado principalmente en el medio natural. Thyssen y col. [110] encontró que el 58,3% de las cucarachas alemanas eran portadoras de nematodos, incluidos huevos de Oxyuridae (36,4%), huevos de Ascaridae (28,04%), larvas de nematodos (4,8%), otros nematodos (0,08%) y huevos de Toxocaridae (0,08%). . También se detectaron huevos de Cestoda (3,5%) en el estudio anterior. Chamavit y col. [68] informó la presencia de parásitos en el 54,1% de las cucarachas, incluyendo Strongyloides stercoralis (0.8%), lombriz intestinal (0.3%), Trichuris tricuria (0.3%), Tenia spp. (0,1%), Cyclospora spp. (1,3%), Endolimax nana (1.3%), B. hominis (1.2%), Isospora belli (9.6%), Entamoeba histolytica/E. dispar (4.6%), Cryptosporidium spp. (28,1%), Chilomastix mesnilli (0.3%), Entamoeba coli (4.0%), Balantidium coli (5,8%) y Iodamoeba butschlii (0,1%). Parásitos humanos específicos como Oxyuridae, Ascaridae, Trichuris spp. y Tenia spp. no se detectaron en nuestro estudio, lo que sugiere que los insectos analizados no tuvieron acceso a las heces de los humanos infectados. En un estudio de cucarachas salvajes en Irak, la prevalencia de formas de desarrollo parasitarias fue casi dos veces mayor (83,33%) que en nuestro estudio [82]. Cucarachas iraquíes llevadas E. blatti (33%), N. ovalis (65.3%), H. diesingi (83.3%), Thelastoma bulhoe (15.4%), Gordius robustus (1.3%), Enterobius vermicularis, (2%) y lombriz intestinal (1,3%). A diferencia de nuestro experimento, H. diesigni fue la especie de nematodo predominante en las cucarachas iraquíes. Los autores citados no identificaron ninguna forma de desarrollo de tenias. Tsai y Cahill [111] analizaron las cucarachas de Nueva York e identificaron Nyctotherus spp. en el 22,85% de los casos, Blatticola blattae en el 96,19% de los casos, y Hammerschmidtiella diesingi en el 1,9% de los casos. Los resultados de nuestro estudio sugieren que los insectos comestibles cultivados están menos expuestos a ciertos parásitos (Ascaridae, Enterobius spp.) que son patógenos para humanos y animales. La ausencia de nematodos y lombrices intestinales específicos para humanos podría atribuirse al hecho de que las granjas analizadas eran hábitats cerrados sin acceso a fuentes infecciosas. En el trabajo de Fotedar et al. [112], la prevalencia de parásitos se determinó en un 99,4% en las cucarachas hospitalarias y en un 94,2% en las cucarachas domésticas. El porcentaje de cucarachas infectadas fue mucho mayor que en nuestro estudio, lo que podría indicar que los factores ambientales influyen significativamente en la prevalencia de determinadas especies de parásitos. Nuestras observaciones confirman que el riesgo de infecciones parasitarias se puede minimizar sustancialmente cuando los insectos se cultivan en un ambiente cerrado. La alta prevalencia de formas de desarrollo seleccionadas de parásitos en las granjas de insectos evaluadas podría atribuirse a los bajos estándares de higiene y la ausencia de tratamientos preventivos. La fauna parasitaria en granjas de insectos nunca se ha descrito en la literatura a tal escala. Un estudio de cucarachas del stock de laboratorio del Instituto de Microbiología de Wrocław (Polonia) reveló la presencia de ciliados en todos los insectos y la presencia de nematodos en el 87% de los insectos [113]. Estos resultados podrían atribuirse al hecho de que todos los insectos examinados se obtuvieron de una sola población, lo que contribuyó a la reaparición de infecciones parasitarias. Se hicieron observaciones similares en varias granjas de insectos en el estudio actual.

El procesamiento de insectos comestibles, como cocinar o congelar, puede inactivar formas de desarrollo parasitarias. Tanowitz y col. [114] informó que Teania solium se mata cocinando la carne de cerdo a una temperatura interna de 65 ° C o congelándola a 20 ° C durante al menos 12 horas. Ahumar, curar o congelar la carne también puede inactivar protozoos como Toxoplasma gondii [115]. El uso de microondas puede resultar ineficaz [115]. En el ejemplo de Anisakis simplex, se ha demostrado que cocinar y congelar puede mejorar significativamente la seguridad alimentaria en relación con este nematodo [116]. También hervir el insecto durante 5 min es un proceso eficaz para eliminar Enterobacteriaceae [117]. Se probaron métodos simples de conservación, como el secado / acidificación sin el uso de un refrigerador, y se consideraron prometedores [117]. Sin embargo, existe la necesidad de una evaluación exhaustiva de los métodos de procesamiento de insectos, incluidas las temperaturas y el tiempo de cocción / congelación para prevenir posibles infecciones parasitarias. A pesar de los procesos de preparación de alimentos, los alérgenos de los parásitos aún pueden detectarse [116].

Los insectos también pueden ser un vector / reservorio bacteriano, pero actualmente no hay datos disponibles para pruebas bacteriológicas en insectos reproductores. Se ha demostrado que los insectos pueden ser un factor epidemiológico importante en la transmisión de enfermedades bacterianas [3]. Una de las bacterias más importantes que son transmitidas por insectos incluyen Campylobacter spp. [118] y Salmonella spp. [119]. Kobayashi y col. [120] mostró que el insecto también puede ser un vector de Escherichia coli 0157: H7. Las cucarachas de vida libre albergaban organismos patógenos como Escherichia coli, Estreptococo Grupo D, Bacilo spp., Klebsiella pneumoniae, y Proteus vulgaris [121]. Los estudios in vitro han demostrado que algunas especies de insectos también pueden ser reservorios de Listeria monocytogenes [122]. En nuestra opinión, la investigación adicional también debería centrarse en la seguridad microbiológica de la cría de insectos comestibles.

Debido al hecho de que la identificación de parásitos se basó en métodos morfológicos y morfométricos, la investigación molecular adicional debería centrarse en la determinación precisa de las especies individuales de parásitos identificados a fin de determinar la amenaza real para la salud pública. Los resultados de este estudio indican que los insectos comestibles juegan un papel importante en la epidemiología de las enfermedades parasitarias en vertebrados. Los insectos comestibles actúan como vectores importantes para la transmisión de parásitos a las mascotas insectívoras. Las granjas de insectos que no respetan las normas de higiene o se establecen en lugares inadecuados (por ejemplo, casas) pueden presentar riesgos tanto directos como indirectos para los seres humanos y los animales. Por lo tanto, las granjas que suministran insectos comestibles deben ser monitoreadas regularmente en busca de parásitos para garantizar la seguridad de las fuentes de alimentos y piensos. La cantidad de parásitos está relacionada con la causa de las enfermedades humanas y animales, por lo que en el futuro se deben realizar estudios cuantitativos de la intensidad del parásito en las granjas de insectos. En nuestra opinión, el método más confiable de investigación cuantitativa sería el método de PCR en tiempo real. También se deben desarrollar estándares de bienestar de insectos y métodos analíticos para minimizar las pérdidas de producción y eliminar eficazmente los patógenos de las granjas.


Discusión

Proponemos y proporcionamos evidencia de la hipótesis de que el canibalismo podría haber sido un factor clave en la evolución del polifenismo de fase conductual en las langostas. Demostramos que a bajas densidades de insectos, la estrategia evolutivamente estable es evitar a todos los individuos cercanos que conducen a una dispersión espacial por el paisaje. Sin embargo, a medida que la densidad local aumenta por encima de un valor crítico (), la estrategia preferida es que los individuos se alejen de los que se acercan mientras se sienten atraídos por los que se alejan. Esto da como resultado la formación de densos agregados móviles. De manera contraria a la intuición, nuestros resultados sugieren que un comportamiento de evitación de baja densidad seguido de una transición a un comportamiento gregario más allá de la densidad crítica son adaptaciones para reducir los riesgos de canibalismo. Esto se ve favorecido como una estrategia plástica en una amplia gama de regímenes de densidad fluctuantes.

Probamos la solidez de nuestros resultados considerando otros escenarios biológicos realistas, como el papel de los beneficios nutricionales del canibalismo, estructuras de costo-beneficio más complejas y el movimiento de individuos a velocidades variables. Estas modificaciones no afectaron la naturaleza cualitativa de nuestros resultados siempre que los beneficios del canibalismo sean menores que los costos. Sin embargo, cuando los beneficios superaron los costos, no encontramos condiciones que favorezcan la evolución del polifenismo conductual dependiente de la densidad. En cambio, para todas las densidades, encontramos una estrategia "patológica" de avanzar hacia los que se acercan, así como hacia los que huyen, lo que resulta en interacciones repetidas cara a cara y agrupaciones diferentes a las que se ven en la naturaleza. Por lo tanto, nuestro trabajo proporciona evidencia de que el costo del canibalismo puede ser un factor ecológico significativo que influye en la evolución del cambio de fase conductual.

Nuestro modelo predice que el comportamiento de las langostas cambiará de gregario a solitario en densidades mucho más bajas en comparación con aquel en el que los individuos solitarios se vuelven gregarios. A nivel cualitativo, esto es consistente con la observación empírica de que los efectos de la memoria existen en la transición entre las dos fases (Ellis 1963a Pener & Simpson 2009). Esto sugiere que para controlar los brotes de langostas reduciendo el número de individuos en fase gregaria que migran en masa, las densidades de población de insectos deben reducirse a niveles sustancialmente más bajos que aquellos en los que se produce la gregarización. Esto enfatiza aún más la necesidad de medidas preventivas que tengan en cuenta el hecho de que la gregarización puede ocurrir en las poblaciones locales mucho antes de los brotes generalizados y la formación de enjambres (Sword et al. 2010 ).

Aunque los individuos en nuestro modelo interactúan localmente, para propósitos de manejabilidad no incluimos otras características realistas tales como roles del estado nutricional individual (p. Ej., Que los individuos privados de proteínas tienen más probabilidades de canibalizar) y heterogeneidad dentro de las poblaciones y en la estructura del hábitat (p. Ej. , que surge de la irregularidad en la vegetación). Es poco probable que una incorporación explícita de estas características altere la naturaleza cualitativa de nuestros resultados. Como ejemplo, consideramos el papel de las variaciones individuales en la capacidad de las langostas para canibalizar y / o ser canibalizadas por otros. Tal variabilidad puede surgir debido a diferencias inherentes entre individuos, diferencias en sus estados nutricionales y / o diferencias en las condiciones ambientales que experimentan. Encontramos que tales variaciones no afectan la naturaleza cualitativa de nuestros resultados (Apéndice S8). Con respecto a la heterogeneidad espacial, se ha demostrado tanto empírica como computacionalmente que incluso en poblaciones escasamente dispersas, concentraciones localmente altas de parches de recursos pueden promover el hacinamiento de langostas, creando así condiciones favorables para la gregarización (Roffey & Popov 1968 Collett et al. 1998 Simpson y Sword 2009). Además, es probable que los insectos privados de proteínas se sientan atraídos tanto por otros individuos como por recursos irregulares, lo que facilita aún más el hacinamiento. Dentro de nuestro marco de modelo, se puede pensar que estos aumentan efectivamente la densidad de población media. Por lo tanto, la incorporación de características del paisaje alterará la densidad de población media crítica a la que evoluciona la gregarización (pero no afecta los principios aclarados). Más específicamente, predecimos que cuanto mayor sea la aglomeración de la distribución de recursos, menor será la densidad de población global crítica en la que se produce el cambio de fase de comportamiento.

Varios otros factores influyen en los costos y beneficios acumulados por los insectos cuando pululan. Por ejemplo, es probable que las langostas y otros insectos sean más vulnerables al canibalismo después de la muda (Pener y Simpson 2009), por lo tanto, el enjambre puede exacerbar el riesgo de canibalismo en los individuos en muda. Se ha registrado durante un estudio de campo anterior de nuestro grupo (Simpson et al. 2006) que los insectos entran en un período de inactividad antes de la muda que funciona para separar a los individuos de la banda. Sin embargo, los estudios han mostrado evidencia de sincronización en la muda, mediada por una combinación de feromonas que actúan como aceleradores y retardadores del desarrollo (Hassanali et al. 2005 Pener & Simpson 2009), que puede reducir aún más los riesgos de canibalismo. Además, el enjambre puede proporcionar tanto mayores oportunidades como competencia por el apareamiento. Aunque no consideramos estas características explícitamente en nuestro modelo, nuestro enfoque de considerar los costos del canibalismo y los beneficios de la nutrición en función de los contactos entre individuos podría permitirnos incluir los beneficios de otras características biológicas modificando los valores de los parámetros de costo-beneficio.

Las consideraciones anteriores sobre la evolución del polifenismo de la fase conductual de las langostas se han basado en gran medida en la depredación como principal factor selectivo (Sword 1999 Sword et al. 2000 espada et al. 2005 Reynolds et al. 2009). Por el contrario, hemos demostrado que la expresión del cambio de fase conductual mediado por cambios en la densidad de población local puede evolucionar exclusivamente debido a interacciones intraespecíficas. Empleamos un marco computacional espacialmente explícito donde los comportamientos pueden sufrir cambios evolutivos y proporcionar evidencia para una nueva hipótesis de que la amenaza del canibalismo, es decir, la depredación conespecífica, puede explicar la evolución del polifenismo conductual dependiente de la densidad. No argumentamos que el canibalismo y la depredación sean mutuamente excluyentes, sino que el canibalismo proporciona un mecanismo de aplicación general, intrínseco y parsimonioso que debería favorecer de manera similar la evolución del polifenismo conductual entre las especies. Los beneficios adicionales anti-depredadores de la agregación a alta densidad indudablemente ocurren (Sword et al. 2000 espada et al. 2005), pero dichos beneficios dependen de una serie de otros factores ecológicos que probablemente sean variables tanto temporal como espacialmente, incluida la presencia o ausencia de depredadores y plantas hospedadoras específicas, los patrones de movimiento y abundancia de los depredadores y la disponibilidad de presas alternativas. por nombrar unos cuantos.

Nuestro estudio asumió condiciones de deficiencia de nutrientes donde los riesgos y los beneficios del canibalismo contribuyen significativamente a la aptitud de un individuo. Cuando se dispone de recursos alternativos para complementar las deficiencias de nutrientes del individuo, las langostas pueden seguir siendo herbívoras y, por lo tanto, no se entregan al canibalismo. También vale la pena señalar que a menudo se considera que las condiciones ambientales heterogéneas juegan un papel importante en la evolución de la plasticidad fenotípica en varios organismos (West-Eberhard 2003). Sería interesante ampliar nuestro modelo computacional para investigar los roles relativos del canibalismo con otros factores ecológicos plausibles, como se mencionó anteriormente, en la configuración del polifenismo conductual en las langostas. Además, sería interesante explorar el papel de varios factores ecológicos, incluido el del canibalismo, en la evolución de mecanismos próximos como los receptores mecanosensoriales y los genes específicos de fase que inducen el cambio de fase en las langostas (Anstey et al. 2009 Miller et al. 2008 Tanaka y Maeno 2010 Guo et al. 2011 ).

En resumen, proporcionamos evidencia de que el riesgo de canibalismo podría haber sido un factor ecológico clave que subyace a la evolución del polifenismo dependiente de la densidad en las langostas. Demostramos que los comportamientos de cambio de fase minimizan los costos del canibalismo. Junto con trabajos empíricos recientes que demuestran el papel del canibalismo y la nutrición en la marcha de las bandas migratorias de langostas (Sword et al. 2005 Bazazi et al. 2008 Romanczuk et al. 2009 Simpson y espada 2009 Bazazi et al. 2011 Hansen et al. 2011), este trabajo proporciona información sobre los factores inmediatos y últimos que dan forma al comportamiento individual de las langostas, las interacciones locales entre insectos y cómo estos comportamientos locales escalan a la dinámica a nivel del paisaje de las bandas migratorias de langostas.


Reflejos

El muestreo genómico de la diversidad de mosquitos ha mejorado enormemente en los últimos años y parece que va a aprovechar las tecnologías emergentes para explorar aún más.

Los análisis de genómica evolutiva han revelado patrones dinámicos de evolución de genes y genomas probablemente relacionados con la adaptabilidad de los mosquitos que guiarán los esfuerzos futuros de investigación y control.

Los ensayos de genómica funcional han ayudado a caracterizar las funciones biológicas de miles de genes, aunque con una cobertura desigual de condiciones y sesgada por especies que ahora está comenzando a corregirse.

Los enfoques de la genómica comparada se están aplicando cada vez más para contextualizar y mejorar la interpretación de los resultados de los estudios de múltiples especies con una perspectiva evolutiva.

Estas tendencias significan que el intercambio efectivo de datos será fundamental para facilitar futuros metanálisis integradores y aprovechar al máximo los beneficios de los análisis evolutivos y funcionales combinados.

Los mosquitos son ampliamente despreciados por sus zumbidos exasperantes e irritantes picaduras, y lo que es más conmovedor, porque, durante la alimentación con sangre, las hembras pueden transmitir patógenos que causan enfermedades devastadoras. Sin embargo, la capacidad de transmitir tales virus, filarias o parásitos de la malaria varía mucho entre las ∼3500 especies de mosquitos reconocidas. La aplicación de tecnologías ómicas para muestrear esta diversidad y explorar la biología subyacente a estas variaciones está aportando una resolución cada vez mayor que mejora nuestra comprensión de la evolución de los mosquitos. Aquí revisamos el estado actual de los recursos ómicos de mosquitos, o 'mozomics', y los avances recientes en sus aplicaciones para caracterizar la biología y la evolución de los mosquitos, con un enfoque en la intersección de la genómica evolutiva y funcional para comprender los vínculos putativos entre el gen y el dinamismo del genoma. y diversidad de mosquitos.


Descubrir una razón por la que evolucionó el enjambre ofrece pistas tentadoras sobre cómo se desarrolló la inteligencia

La imagen es de un solo enjambre que evolucionó en el modelo debido a la depredación en presencia del efecto de confusión del depredador. Si piensa en cada línea blanca como un pez o pájaro (presa) y en la línea roja como el depredador, puede ver esto como una vista "de arriba hacia abajo" del enjambre si estuviera mirando por encima de ellos. Crédito: Randal Olson, Universidad Estatal de Michigan

Muchos animales, desde langostas hasta peces, viven en grupos y pululan, pero los científicos no están seguros de por qué o cómo evolucionó este comportamiento. Ahora, un equipo multidisciplinario de científicos de la Universidad Estatal de Michigan ha utilizado un sistema modelo para demostrar por primera vez que la confusión de los depredadores puede hacer que las presas desarrollen un comportamiento de enjambre.

El enjambre permite que grupos de animales realicen tareas que no pueden hacer solos, como defenderse de un depredador mucho más grande.

"Hay costos y beneficios para el enjambre y todos los demás comportamientos", dijo Christoph Adami, profesor de microbiología y genética molecular de MSU. "Los beneficios se discuten todo el tiempo. Pero la prueba de fuego es si un comportamiento evoluciona debido a esos beneficios. Si no evoluciona, no significa que no sea beneficioso, pero si evoluciona, es una prueba de que el comportamiento tiene beneficios que superan sus costos. Nuestro sistema modelo muestra que la confusión de los depredadores fue una presión de selección suficiente para desarrollar un comportamiento de enjambre en las presas ".

El artículo "La confusión de los depredadores es suficiente para desarrollar un comportamiento de enjambre", se publica hoy en línea por el Journal of the Royal Society. Interfaz.

"En nuestro sistema de modelo computacional, el enjambre evolucionó como una defensa para explotar el efecto de confusión de los depredadores", dijo Randal Olson, estudiante de posgrado en ciencias de la computación y autor principal del artículo. "En lugar de ver solo una o dos presas cuando los depredadores atacan, que es lo que sucede cuando las presas se dispersan, el enjambre hace que los depredadores vean muchas presas, lo que los confunde y permite que sobrevivan más presas".

Este video muestra el comportamiento típico de las presas cuando los depredadores no son confundidos por múltiples presas en su campo visual. La presa se esparce tanto como sea posible mientras se mueve al azar. Las presas se colocan al azar dentro de la arena de 512 x 512. El "fenotipo" del enjambre (el comportamiento particular de enjambre) no depende de la condición inicial, pero el número de enjambres que se forman, ya sea que se fusionen o se separen, sí depende de la colocación inicial de los agentes. A los efectos de la visualización, se clonaron 100 presas de un solo genotipo, a diferencia de las 50 presas utilizadas en la evaluación de la aptitud durante el experimento de evolución real. Crédito: Randal Olson, Universidad Estatal de Michigan

Los investigadores utilizaron un sistema de modelo informático en el que los depredadores y la presa interactuaban continuamente. El sistema seleccionó presas y depredadores que desarrollaron comportamientos que mejoran la supervivencia, ya sea comiendo presas (los depredadores) o evitando ser devorados (la presa). Cada experimento se repitió más de 100 veces para asegurarse de que el comportamiento evolucionó debido a la confusión de los depredadores y no solo por casualidad.

Estudiar la evolución del enjambre es extremadamente difícil de hacer en un entorno del mundo real. No se pueden reanimar generaciones de animales, a pesar de lo que Jurassic Park quiere hacer creer. En los enjambres del mundo real, también es muy difícil examinar cada uno de los elementos que pueden afectar al enjambre (como la confusión de los depredadores) de forma aislada, para ver si afectan la evolución del comportamiento. Entonces, los investigadores utilizaron su modelo simplificado para observar un solo aspecto: el hecho de que los depredadores se confunden si ven demasiadas presas.

Este es un ejemplo de comportamiento de enjambre cuando los depredadores se confunden con múltiples presas en su campo visual. La presa forma múltiples enjambres circulares cohesivos para maximizar el efecto de confusión para el depredador. Las presas se colocan al azar dentro de la arena de 512 x 512. El "fenotipo" del enjambre (el comportamiento particular de enjambre) no depende de la condición inicial, pero el número de enjambres que se forman, ya sea que se fusionen o se separen, sí depende de la ubicación inicial de los agentes. A los efectos de la visualización, se clonaron 100 presas de un solo genotipo, a diferencia de las 50 presas utilizadas en la evaluación de la aptitud durante el experimento de evolución real. Crédito: Randal Olson, Universidad Estatal de Michigan

"El azar juega un papel muy importante en la evolución", dijo Adami. "Pero si repetimos algo 1.000 veces, comenzamos a ver patrones y podemos hablar de promedios. La evolución es una secuencia de eventos influenciados por el azar".

Todos los autores del estudio son miembros del Centro BEACON para el Estudio de la Evolución en Acción, un Centro de la Fundación Nacional de Ciencias que reúne a biólogos, informáticos, ingenieros e investigadores de otras disciplinas para estudiar la evolución a medida que ocurre.

Estudiar el enjambre y descubrir los secretos de por qué evolucionó es un pequeño primer paso hacia la comprensión de cómo evolucionó la inteligencia a nivel humano en la naturaleza, un objetivo de investigación del equipo.

"El enjambre es un rasgo de comportamiento complejo que aumenta las posibilidades de supervivencia", dijo Adami. "La inteligencia es un rasgo aún más complejo que también aumenta las posibilidades de supervivencia, por lo que comprender uno nos ayudará a comprender el otro".

"Estamos tratando de aprender sobre los problemas que enfrentaron los primeros animales que hicieron del comportamiento inteligente un rasgo favorable para evolucionar, con el objetivo de trabajar en nuestro camino hacia la comprensión de cómo las primeras formas de inteligencia evolucionaron hacia las formas complejas de adaptación, social y predictiva. inteligencia de la que son capaces los humanos ", explicó Olson. "Esencialmente, estamos tratando de reproducir digitalmente el camino evolutivo hacia la inteligencia a nivel humano".

"Nuestra premisa principal es que hay una razón para la inteligencia y esa razón es la supervivencia", agregó Adami. "La inteligencia nos permite planificar y predecir lo que sucederá más y más en el futuro y luego actuar de manera apropiada. La criatura que pueda predecir lo que ocurrirá más lejos en el futuro ganará".


Información del autor

Afiliaciones

Escuela de Biología, Universidad de Leeds, Reino Unido

Gillian Eastwood y Simon J. Goodman

Instituto de Zoología, Sociedad Zoológica de Londres, Reino Unido

Gillian Eastwood y Andrew A. Cunningham

Laboratorio de Genética, Epidemiología y Patología de Galápagos, Santa Cruz, Galápagos, Ecuador

Gillian Eastwood, Simon J. Goodman y Andrew A. Cunningham

Departamento de Salud del Estado de Nueva York, Wadsworth Center, Slingerlands, Nueva York, 12159, Estados Unidos


Ver el vídeo: Το Αλάτι της Γης ΣΙΚΙΝΟΣ - ΜΠΑΛΟΣMpalos Κυκλαδίτικος - Βοθριάτικος folk music from Cyclades (Agosto 2022).