Nosotros comprendemos bien las relaciones competitivas. Es un "quítate tu pa´ponerme yo". Dos contendientes, un ganador. Implica cierta lucha por el territorio. Cuando eres engullido por un depredador, tu energía y el espacio que ocupas pasa a ser parte del depredador.
Los parásitos son capaces de vivir dentro del espacio del parasitado. Procuran no matarlo. Si en las relaciones de competición debes de intentar diez veces para ganar una, en las relaciones parasíticas la estrategia es otra. No matas pero utilizas la energía del parasitado para aumentar las oportunidades de transmitirte a otro cuerpo. Por ese motivo, los parásitos emplean tanta energía en al producción de huevos.
Es la transmisión la tarea que ejerce una presión selectiva sobre los parásitos. Los parásitos no luchan por el espacio de una manera excluyente, como ocurre en las relaciones parasíticas. Los parásitos buscan espacios en donde vivir. Son maestros en el arte de transmitirse desde uno de esos espacios a otros.
Las relaciones parasíticas comienzan ya en el origen de la vida, cuando aparecen las primeras células.
En un principio fue el verbo: los ribozimas
Existen moléculas de ARN capaces de actividad enzimática, los ribozimas. Moléculas de ARN con capacidad enzimática que con el paso del tiempo son incluso capaces de hacer copias de si mismas. Si existe replicación y descendencia y por mutación esta descendencia produce copias no exactamente iguales.... ya tenemos evolución. Para que las ventajas de la evolución se ejerzan sobre una población cada protoespecide de ribozimas debe diferenciarse espacial y temporalmente. Para eso están las capas de las arcillas que permiten que las ventajas evolutivas se diferencien en esas protocélulas que son las capas con agua y ribozimas de las arcillas.
Y el verbo se hizo carne y se traduce a proteínas
Son los protovirus que viven entre las capas de las arcillas. Estos protovirus llegan a traducir su secuencia de ARN a una secuencia de aminoácidos mucho más rica químicamente. La manera de traducir su código de ARN a un código de aminoácidos es gracias a una máquina molecular llamada ribosoma.
Se ha descubierto recientemente en Brasil unos virus que conservan parte de un ribosoma ancestral. Los protovirus ancestrales constaban de ARN y una cápside proteica que los protegía. Cuando se replicaban, es decir, hacían copias de si mismos, la cápside se desarmaba y el ARN hacía copias de si mismo mediante la ARN polimerasa. Esto sucedía en la sopa biológica ancestral.
¿Cómo se evoluciona hasta llegar a un parásito?
Cuando apareció la primera célula, las arqueobacterias, con una membrana lipídica que les permitía duplicar su material genético dentro de una barrera, su membrana, todo cambió. Las bacterias primitivas comenzaron a crecer masivamente. La mayoría de las sustancias orgánicas que conformaban la sopa biológica pasaron al interior del citoplasma de las nuevas entidades biológicas.
Cuando apareció la primera célula, las arqueobacterias, con una membrana lipídica que les permitía duplicar su material genético dentro de una barrera, su membrana, todo cambió. Las bacterias primitivas comenzaron a crecer masivamente. La mayoría de las sustancias orgánicas que conformaban la sopa biológica pasaron al interior del citoplasma de las nuevas entidades biológicas.
Los protovirus estaban quedando sin su hábitat natural ¿A dónde se iban los nutrientes? bien, los nutrientes estaban siendo secuestrados en el interior de las arqueobacterias, así que los virus que fueron capaces de entrar en el interior de las arqueobacterias se encontraron con la sopa biológica que se les estaba robando. Y comenzaron a entrar y salir de las arqueobacterias. Entraban para poder dividirse en la sopa biología del citoplasma bacteriano, salían para buscar nuevas arqueobacterias.
En esta pugna por el espacio, los virus (protovirus sin ribosomas) escogieron dos vías para gestionar el espacio de la célula procariota: la vía lítica y la vía lisogénica. La vía lítica es una competición por el espacio clarísima. El virus entra en la célula, se replica y la revienta. La vía lisogénica es una vía parasítica porque el virus inserta su material genético en el de la célula hospedadora. De esa manera, virus y bacteria comparten un espacio común. La definición de parásito en cuanto a cómo se gestiona el espacio.
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EJERCICIOS
Imaginemos dos protovirus A y B. Iguales, ambos con 40.000 bases nitrogenadas de ARN. Imaginemos que esos protovirus tienen ARN polimerasas capaces de copiar 1000 bases. Cuando se replican tardan 40 minutos en hacer una copia de si mismo. Imaginemos ahora que el protovirus B pierde por mutación toooodos los genes necesarios para construir su propio ribosoma, es decir, 10.000 bases. ¿Desaparecería este protovirus B? no porque podría usar los ribosomas de la arqueobacteria. Pero ¿Qué le pasaría a los dos virus? pues que con el paso del tiempo los virus B serían muchíiiiisimo más numerosos que los A ¿Por qué? porque tardarían sólo 30 minutos en replicarse. Al cabo de un año el número de copias de B serían muchísimo más numerosas. Por esta razón la mayoría de los virus actuales, excepto los tupanvirus, carecen de ribosomas y son parásitos celulares obligados.
La mayoría de los protozoos parásitos tienen un metabolismo anaerobio ya que carecen de mitocondrias ¿Puedes razonar basándote en la evolución de protovirus a virus el porqué?
¿Por qué crees que la Taenia saginata carece de sistema digestivo y absorbe del medio intestinal del hospedador la glucosa?
PROBLEMA 1: ¿Cuánta descendencia tendrá el protovirus A y el B al cabo de un día?
Solución: Un día tiene 1440 minutos. Por lo tanto A se divide 1440/40 = 36 y B 1440/30 = 48. Si A se divide binariamente al cabo de un día tendremos 2 exp 36 = 68719476736 y B 2 exp 48 = 2,814749767×10¹⁴. En un día tendremos 4096 veces más virus B que A. Imagínate durante siglos.
Por este motivo, el árbol de la vida quedaría así:
Nota que he incluido de manera jocosa a los robots y su química basada en el silicio y su código binario como organismos vivos. Todavía no pueden ser considerados "vivos" pero en el transcurso de nuestra vida veremos robots con conciencia y todas las características de los seres vivos. Stay tunned.
Los parásitos, al igual que los virus, coevolucionan con sus hospedadores definitivos para reducir su virulencia o poder patogénico para prolongar la vida del hospedador y, por consiguiente, la suya.
PROBLEMA 2: Tenemos dos virus A y B. El virus A tiene una tasa de letalidad del 0.1%, similar al de la gripe estacional. El virus B tiene una tasa de letalidad del 10%. En epidemiología el número reproductivo básico R0 es el número promedio de casos nuevos que genera un caso dado a lo largo de un período infeccioso.
Solución: . A infecta 1000 personas, una muere y quedan 999 personas. Cuando infectan otras 5 personas 5x999=4995. Mueren cuatro quedan 4991. Si estas 4991 infectan cada una 5 personas tenemos 24955, si mueren 24 quedan 24931. En tres transmisiones han muerto 29 personas.
La leishmaniasis se transmite por la picadura de flebótomos hembra infectados. Los flebótomos inyectan la etapa infecciosa (es decir, promastigotes) de su probóscide durante la ingestión de sangre 1. Los promastigotes que llegan a la herida de punción son fagocitados por macrófagos: 2 y otros tipos de células fagocíticas mononucleares. Los promastigotes se transforman en estas células en la etapa tisular del parásito (es decir, amastigotes). 3 se multiplica por división simple y procede a infectar otras células fagocíticas mononucleares. 4 El parásito, el huésped y otros factores afectan si la infección se convierte en sintomático y si se produce leishmaniasis cutánea o visceral. Los flebótomos se infectan al ingerir células infectadas durante la ingestión de sangre 5 y 6. En los flebótomos, los amastigotes se transforman en promastigotes, se desarrollan en el intestino 7 en el intestino posterior para los organismos leishmaniales del subgénero Viannia por ejemplo Leishmania brasilensis; en el intestino medio para los organismos del subgénero Leishmania, por ejemplo Leishmania mexicana, y migran a la probóscide 8.
B infecta 1000 personas, mueren 100 quedan 900. Cuando infectan otras 5 personas 5x900=4500. Mueren 450 quedan 4050. Estas 4050x5= 20250, de estas personas se mueren 2025 quedan 18225. En tres transmisiones han muerto 2575 personas
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El parasitismo pueden convertirse en una relación no sólo de beneficio, sino de dependencia mutua
Fue en la década de 1960 cuando Lynn Margulis elaboró la teoría endosimbiótica del origen de los organelos celulares de los eucariontes, ya que encontró evidencias relevantes (por ejemplo que dichos organelos tienen su propia maquinaria genética) de que la simbiosis dio origen a los cloroplastos y las mitocondrias, que surgieron cuando un organismo unicelular comenzó a habitar dentro de otro (endosimbiosis), dotándolo de características que antes no tenía, como la fotosíntesis llevada a cabo por los cloroplastos (originados por cianobacterias) o la respiración por las mitocondrias (que surgieron de bacterias).
La aparición de la célula eucariótica aparece por la simbiosis de eubacterias y arqueobacterias como explica la teoría endosimbiótica.
Sin embargo, y pese a su enorme importancia para la vida en el planeta Tierra, es poco lo que se conoce sobre cómo surgieron y evolucionaron este tipo de relaciones simbióticas. Una alternativa interesante es que dos organismos evolucionan juntos por la influencia mutua del uno sobre el otro (coevolucionan) y ambos reciben beneficios. Esta alternativa, propuesta por el ecólogo Daniel Jenzen, considera que uno de los organismos involucrados está utilizando una estrategia de oportunismo ecológico (gracias a plasticidad genética). Es decir, relaciones como el parasitismo o la que lleva a una especie a esclavizar a otra pueden a lo largo de un proceso de coevolución convertirse en una relación no sólo de beneficio para ambas sino de dependencia estricta mutua, esto es simbiótica. Parece imposible que una relación inicialmente de parásito-hospedero pueda convertirse en una simbiosis pero hay muchos casos en que ha ocurrido, tal vez los billones de bacterias que habitan en nuestro cuerpo y que nos son indispensables para sobrevivir tuvieron ese origen.
Parece ser que las mitocóndrias fueron parásitos energéticos. Las mitocondrias fueron bacterias parásitas y sólo se convirtieron en organismos simbióticos y por tanto beneficiosos cuando cambiaron de "chupar" el ATP a producirlo para el consorcio simbiótico. Pero, ¿Cómo los parásitos aprendieron a ser imprescindibles?
O mía o de nadie: como los parásitos acaban volviéndose imprescindible
En una entrada previa hablé de como los sistemas toxina-antitoxina sirven para secuestrar poblaciones enteras.
La mayoría de los parásitos logran evitar que sus hospedadores se libren de ellos mediante la producción de huevos infecciosos. Cuantos más huevos produzcan mayor probabilidad de infectar a las nuevas generaciones. Asimismo, como vimos en el problema 2, a diferencia de las relaciones competitivas, el parásito evoluciona para no matar a su hospedadro.
Otros parásitos, como la bacteria intracelular Wolbachia spp, consigue establecerse como parásito en innumerables especies de artrópodos. Los mecanismos que utiliza para convertirse en esencial son varios: incompatibilidad citoplasmática (que es muy similar a la lógica de la toxina-antitoxina), feminización de los machos, transmisión vertical,
Las especies son como matrioskas rusas: veamos el caso de la enfermedad parasitaria "la ceguera de los ríos". Un gusano colonizado por una bacteria, Wolbachia spp, que vive dentro de sus células. Esta bacteria, a su vez contiene a su vez un virus. El virus le proporciona a la bacteria herramientas moleculares, tipo toxina antitoxina, para que la bacteria se mantenga en la población de gusanos. De esta manera en un ejemplar de gusano infectado tendremos al genoma del gusano, la bacteria y el virus todo en uno. Un sistema genético de tres bandas: virus, bacteria e invertebrado, que además, utiliza a una mosca como vector de transmisión. Cuatro especies para una enfermedad humana.
Afortunadamente, gracias a la higiene, los humanos hemos aprendido a cortar la transmisión de parásitos a sus hospedadores los humanos. De esa manera, evitando la transmisión del parásito a los humanos, la enfermedad de los ríos ha desaparecido del Ecuador.
¿Puede la genética de un protozoo gobernar a un ser pluricelular complejo?
El Toxoplasma gondii (T. gondii) es un organismo parasitario unicelular que puede infectar a la mayoría de los animales y aves. Como los organismos infecciosos del T. gondii se excretan solo en las heces de los gatos, los gatos salvajes y domésticos son el huésped final del parásito.
Los únicos huéspedes definitivos documentados de T. gondii son los miembros de la familia de los felinos (gatos domésticos y otros animales relacionados).
1a. Los ovoquistes se descaman y se eliminan con las heces del gato. Se excreta una gran cantidad, aunque en general durante 1 o 2 semanas. Los ovoquistes tardan entre 1 y 5 días en esporular y adquirir capacidad infecciosa.
1b. Los gatos se reinfectan al ingerir los ovoquistes esporulados.
2. El suelo, el agua, la materia vegetal o el área donde duerme el gato se contaminan con ovoquistes. Los huéspedes intermediarios en la naturaleza (p. ej., aves, roedores, animales salvajes, animales de granja) se infectan tras ingerir materiales contaminados.
3. Los ovoquistes se convierten en taquizoítos poco después de su ingestión.
4. Los taquizoítos se diseminan por todo el cuerpo y forman quistes tisulares en el tejido nervioso, los ojos y el tejido muscular.
5. Los gatos se infectan tras consumir huéspedes intermediarios con quistes tisulares.
6a. Los seres humanos pueden infectarse al consumir carne mal cocinada que contenga los quistes tisulares.
6b. Los seres humanos pueden infectarse al ingerir alimentos o agua contaminados con heces de gatos o con otros materiales contaminados por heces (p. ej., suelo) o por el contacto con el área donde duerme un gato doméstico.
7. Rara vez, la infección humana se debe a una transfusión de sangre o a un trasplante de órgano.
8. Rara vez, se produce la transmisión transplacentaria de madre a feto.
9. En el huésped humano, los parásitos forman quistes tisulares, sobre todo en el músculo esquelético, el miocardio, el encéfalo y los ojos; estos quistes pueden permanecer en el cuerpo toda la vida del huésped y pueden reactivarse si la inmunidad del huésped se compromete.
El caso de Toxoplasma: un protozoo que me vuelve loco. Yo soy yo y mi toxoplasma: el caso de las hienas
¿Puede la genética de un protozoo gobernar a un ser pluricelular complejo? la respuesta es si y nos la da Toxoplasma. Toxoplasma, lo mismo que otros muchos parásitos pueden controlar al hospedador. Básicamente, cuando estamos infectados con Toxoplasma nos volvemos más imprudentes. Eso, desde un punto de vista parasitario es importante. Si al ser imprudente un depredador nos come es malo para nosotros pero bueno para el depredador o depredadores que se van a alimentar de nosotros. Para el parásito es mejor porque antes estaba en nuestro cuerpo y ahora estará en el cuerpo de todos los depredadores que se hayan alimentado de nosotros. El parásito, lo mismo que los virus, necesitan de otro cuerpo para poder vivir. Toxoplasma es un parásito intracelular obligado.
La pluricelularidad es otro ejemplo de parasitismo
Los humanos somos animales pluricelulares. La pluricelularidad es otro ejemplo de parasitismo. Los humanos vivimos el tiempo justo para permitir que unos protozoos genéticamente diversos, nuestras células sexuales, vivan en nosotros hasta el momento de la fecundación. En ese momento, el óvulo fecundado comienza a dividirse hasta formar la mórula. En ese momento, unas pocas células de esa mórula serán, dependiendo de si es un embrión macho o hembra, las células que generarán los espermatozoides o los óvulos de la próxima generación.
La única parte humana viva es el óvulo o el embrión que encuentra a su contraparte. El resto de nuestras células es solo un soporte para que ello ocurra. Somos cadáveres andantes. Los organismos pluricelulares somos el hospedador de un protozoo y su genética que nos manipula para que cuando somos sexualmente adultos no pensemos en otra cosa que en reproducirnos. No se distinguen las células sexuales, en este aspecto, de otros parásitos como Toxoplasma. La biología puede llegar a ser deprimente, lo se.
Pregunta de reflexión: ¿Somos los humanos en el fondo protozoos? ¿Puede la genética de ese protozoo gobernar al ser humano?
Los parásitos son organismos que requieren de otro organismo (un huésped u hospedero) para vivir o por lo menos para completar una parte de su ciclo vital. Son eucariotas y contienen estructuras y organelos similares a los de las células humanas, presentan pared celular y se consideran animales. Por ello es muy difícil crear antibióticos eficaces y seguros contra los parásitos, ya que la mayor parte de los fármacos antiparasitarios ejercen algunos efectos adversos en las células de los humanos.
Aunque los microorganismos patógenos, como los virus, algunas bacterias y hongos, también son parásitos, éstos son estudiados por la microbiología. La parasitología es la ciencia que estudia los protozoarios, los helmintos y los artrópodos parásitos.
Los protozoarios son animales unicelulares, dentro de los cuales se encuentran varios grupos como parásitos:
- Apicomplexa (esporozoarios): se localizan en la sangre, los tejidos o en el intestino y presentan reproducción sexual y asexual. Entre los más importantes se encuentran Plasmodium (paludismo), Pneumocystis (neumonía), Toxoplasma (toxoplasmosis) y Cryptosporidium (cryptosporidiasis).
- Ciliophora (ciliados): Balantidium coli (disentería)
- Sarcomastigophora (flagelados y amebas): incluye los flagelados que se encuentran en la sangre (Trypanosoma), tejido linfático (Leishmania) o aparato digestivo (Giardia). Entre los sarcodina se tiene a Entamoeba histolytica (disentería amibiana), y a las amebas de vida libre Acanhthamoeba y Naegleria. Cerca del 10 % de la población mundial está infectada con E. histolytica, el paludismo es la causa principal de muerte relacionada con enfermedades infecciosas en todo el mundo. La neumonía por Pneumocystis carinii es la principal causa de muerte en enfermos de SIDA.
En Venezuela el Dr Convit logró la vacuna contra la Leishmaniasis.
Jacinto Convit, inventor de la vacuna contra la Leishmaniasis.
Los Helmintos incluyen animales metazoarios denominados gusanos (redondos y planos) que miden desde unos mm hasta varios metros, aunque sus huevos son microscópicos, así como algunas de sus larvas (etapas juveniles). Los Helmintos son miembros de dos grupos:
- Asquelmintos (gusanos redondos), por ejemplo Ancylostoma, Ascaris , Enterobius, Necator, Onchocerca, Strongyloydes, Trichinella, Trichuris.
- Platelmintos (gusanos planos), como Taenia, Hymenolepis, Echinococcus, Dypylidium, Fasciola.
Los artrópodos como la sarna, garrapatas, níguas
Todos las etapas de un parásito pueden ser desarrolladas en un sólo hospedador o en varios, o parte en un hospedador y parte en el medio ambiente. Al analizar el fenómeno del parasitismo surge un aspecto crucial para su comprensión: la especificidad parasitaria. Se entiende por especificidad parasitaria aquella capacidad de un organismo parásito de seleccionar uno o determinados hospedadores a los que infestar y en los que desarrollarse. O dicho a la inversa, la incapacidad de este mismo parásito de penetrar y desarrollarse en hospedadores que no se encuentren dentro de su círculo de especificidad.
El fenómeno de la especificidad parasitaria no es más que el resultado de muy diferentes y numerosas interdependencias parásito-hospedador que van desde el mismo nivel molecular y genético, hasta niveles muy superiores que comprende de hecho un conjunto de aspectos ecológicos y etológicos, pasando por niveles de interacción de tipo muy variado como metabolismo, fisiología, patología, inmunología, distribución geográfica, climatología, etc.
En realidad, pues, la especificidad parasitaria no es más que el resultado de la coevolución
de los parásitos y los diferentes especies de vida libre que constituyeron tiempo atrás y
constituyen hoy en día los potenciales hospedadores. Cabe concluir, por tanto, que en el origen
y diversificación de los seres parásitos, considerar la coevolución resulta pues fundamental.
Tanto la adaptación a determinados hospedadores como la adaptación a microhábitats de
parasitación concretos han jugado y juegan papeles esenciales en la diversificación, especiación, especialización y diseminación de los parásitos, y por tanto en su evolución.
En el caso de los parásitos que desarrollan ciclo sexual y asexual, se le denomina huésped intermediario a aquél donde forma las etapas asexuales. Y huésped definitivo, donde desarrolla la etapa sexual.
El parásito después de penetrar en un huésped se establece en un órgano blanco o en tejidos. La mayoría de los parásitos que entran por ingestión de alimentos o agua contaminados con heces (vía fecal-oral) pasan su ciclo de vida en el aparato digestivo. Los que penetran de manera directa a través de la piel o se introducen a través de un vector , infectan la sangre o los vasos sanguíneos o establecen infecciones en los tejidos subcutáneos u órganos principales, incluso en la médula ósea y en los tejidos linfáticos.
Diagnóstico de parásitos en el laboratorio: Se basa sobre todo en el hallazgo del parásito en los tejidos infectados, en heces y en líquidos corporales (sangre, L.C.R, orina, esputo y otros). Casi todos los parásitos se pueden detectar en muestras de los tejidos infectadados, observadas al microscopio. Cuando el parásito es un protozoario, las muestras se tiñen y se examinan al microscopio, donde se pueden detectar trofozoítos (formas metabólicamente activas que se nutren del huésped) o quistes (formas latentes). Cuando el agente infeccioso es un helminto, el diagnóstico se basa en el hallazgo de huevos del gusano o de larvas en heces, microfilarias en sangre, gusanos adultos en los tejidos subcutáneos o en el aparato digestivo.
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