La ecología de enfermedades es una subdisciplina de la ecología que se ocupa de los mecanismos, patrones y efectos de las interacciones huésped-patógeno , particularmente las de las enfermedades infecciosas. [1] Por ejemplo, examina cómo los parásitos se propagan e influyen en las poblaciones y comunidades de vida silvestre. [1] [2] Al estudiar el flujo de enfermedades dentro del entorno natural, los científicos buscan comprender mejor cómo los cambios dentro de nuestro entorno pueden moldear la forma en que viajan los patógenos y otras enfermedades. [2] Por lo tanto, la ecología de las enfermedades busca comprender los vínculos entre las interacciones ecológicas y la evolución de las enfermedades. [2] Las nuevas enfermedades infecciosas emergentes y reemergentes (que infectan tanto a la vida silvestre como a los humanos) están aumentando a un ritmo sin precedentes, lo que puede tener impactos duraderos en la salud pública, la salud de los ecosistemas y la biodiversidad . [3]
Las infecciones parasitarias, junto con ciertas enfermedades transmitidas, están presentes en la vida silvestre y pueden tener graves efectos en la salud de determinados individuos y poblaciones. [4] Las constantes interacciones huésped-parásito hacen que la ecología de las enfermedades sea fundamental en la ecología de la conservación . [4]
Los factores ecológicos que pueden determinar la persistencia y propagación de enfermedades son el tamaño, la densidad y la composición de la población. [4] El tamaño de la población huésped es importante en el contexto de las interacciones huésped-parásito, ya que la propagación de enfermedades necesita una población huésped lo suficientemente grande como para sostener las interacciones parasitarias. La salud de la población en general (y el tamaño de los miembros debilitados de la población) también influirá en la forma en que se transmitirán los parásitos y las enfermedades entre los miembros. [4] Además, la dinámica de competencia y depredación en el ecosistema puede influir en la densidad de huéspedes potenciales que pueden propagar o limitar la propagación de enfermedades. [4]
En algunos casos, cuando un parásito ha debilitado a un animal, se convertirá en presa más fácil para una especie depredadora. [5] Ocasionalmente, los depredadores preferirán alimentarse de presas enfermas o infectadas a pesar de que portan un parásito debido a la oportunidad de presentar presas débiles. [5] Sin la presencia de una especie depredadora, las especies de presa probablemente excederían los números manejables, lo que conduciría a la rápida propagación de patógenos entre la población de presas. [6] El número de huéspedes disponibles aumentó cuando los individuos infectados no se eliminan debido a la baja depredación. [7] Sin embargo, hay algunas situaciones en las que la alimentación de los depredadores puede alterar un patógeno que anteriormente estaba inactivo y provocar una epidemia que de otro modo no habría ocurrido. [8] Algunos parásitos pueden sobrevivir cuando se consume su especie huésped, lo que hace que el parásito se distribuya en los desechos del depredador, lo que puede continuar la propagación de enfermedades. [9]
El parasitismo en la ecología de las enfermedades es importante porque puede moldear la forma en que funcionan muchos hábitats porque son portadores de enfermedades. Estas enfermedades pueden alterar el momento de los eventos, los ciclos biogeoquímicos e incluso el flujo de energía en un hábitat. [10] Los parásitos pueden limitar el crecimiento de la población y la reproducción de especies, lo que puede provocar un cambio en el equilibrio de un ecosistema. [11] Otras formas en que los parásitos impactan en los sistemas son a través de los ciclos de nutrientes . Los parásitos pueden crear desequilibrios de los elementos de un sistema a través de la relación que tienen con el huésped y su dieta. [12]
Los factores biológicos que pueden determinar la persistencia de las enfermedades incluyen parámetros pertenecientes al nivel del individuo dentro de la población (un solo organismo). [4] Se ha descubierto que las diferencias de sexo prevalecen en la transmisión de enfermedades. Por ejemplo, los visones americanos machos son más grandes y viajan distancias más largas, lo que los hace más propensos a entrar en contacto con parásitos y enfermedades. La edad de la especie huésped también puede afectar la velocidad de transmisión de las enfermedades. Los miembros más jóvenes de las poblaciones aún no han adquirido inmunidad colectiva y, por tanto, son más susceptibles a las infecciones parasitarias. [4]
Los factores antropogénicos de propagación de enfermedades pueden deberse a la introducción o translocación de vida silvestre con fines de conservación por parte de los humanos. [4] Además, la actividad humana está cambiando la forma en que las enfermedades se mueven a través del entorno natural. [4]
Los seres humanos están influyendo fuertemente en la forma en que se propagan las enfermedades al crear lo que se conoce como "asociaciones de especies nuevas". [13] La globalización, principalmente a través de los viajes y el comercio mundial, ha creado un sistema en el que los patógenos y otras especies están más en contacto entre sí que antes. [13] [14] [15] La alteración ecológica, incluida la fragmentación del hábitat y la construcción de carreteras, degrada los paisajes naturales y se ha estudiado como impulsora de la reciente aparición y reaparición de enfermedades infecciosas en todo el mundo. [14] Los científicos han especulado que la destrucción del hábitat y la pérdida de biodiversidad son algunas de las principales razones que influyen en la rápida propagación de vectores no humanos portadores de enfermedades . La pérdida de depredadores, que mitigan la capacidad de transmisión de patógenos, puede aumentar la tasa de transmisión de enfermedades. [14] El cambio climático inducido por el hombre antropogénico se está volviendo problemático, ya que los parásitos y sus enfermedades asociadas pueden trasladarse a latitudes más altas con el aumento de las temperaturas globales. Por tanto, nuevas enfermedades pueden infectar a poblaciones que antes nunca habían estado en contacto con determinados patógenos. [13]
La urbanización se considera uno de los principales cambios en el uso del suelo, definida como el crecimiento de la superficie y el número de personas que habitan las ciudades y crea paisajes artificiales de estructuras construidas para uso humano. [16] Dado que más del 65% de la población humana mundial vivirá en ciudades en 2025, los impactos ecológicos de la urbanización se centran principalmente en la pérdida de biodiversidad, definida como la disminución de la riqueza de especies. [16] Con evidencia empírica, los científicos están comprendiendo que la pérdida de biodiversidad está asociada con una mayor transmisión de enfermedades y un empeoramiento de la gravedad de las enfermedades para los humanos, la vida silvestre y ciertas especies de plantas. [17] A medida que se pierde biodiversidad en todo el mundo, a menudo son las especies animales más grandes y de reproducción más lenta las que se extinguen primero. Esto deja abundantes especies más pequeñas, más adaptables y de rápida reproducción. [18] Las investigaciones han demostrado que estas especies más pequeñas son más propensas a portar y transmitir patógenos (los ejemplos clave incluyen murciélagos, ratas y ratones). [18]
La globalización , especialmente el comercio y los viajes mundiales, ha facilitado la propagación de especies no nativas por todo el mundo. [15] Las especies invasoras recién introducidas tienen la capacidad de alterar la dinámica ecológica mediante la extinción local y regional de especies nativas. [19] Esto puede promover cambios en el ecosistema, incluido el cambio en la abundancia y riqueza de las especies nativas. [19] Las nuevas especies invasoras, y las enfermedades que potencialmente transmiten, pueden escapar al medio ambiente y alterar los ecosistemas naturales existentes y los servicios ecosistémicos de los que dependen las personas, incluida la calidad del agua y la disponibilidad de nutrientes. [19]
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La invasión de los ecosistemas naturales y la vida silvestre con una rápida urbanización expone a los humanos a una amplia variedad de animales portadores de enfermedades. [20] La fragmentación del hábitat conduce a mayores efectos de borde y aumenta el contacto entre diferentes comunidades, vectores y patógenos, lo que puede aumentar la transmisión de enfermedades. [21] Se argumenta que entre 2013 y 2015, el brote de la enfermedad por el virus del Ébola (EDB) en África occidental comenzó debido a la deforestación y la degradación del hábitat. [22] En este caso, las especies de murciélagos frugívoros e insectívoros tenían menos bosques que sirvieran de barrera entre ellos y los densos asentamientos humanos. [22] Se cree que la transmisión del virus del Ébola se produjo a través del contacto directo con especies de murciélagos portadores del patógeno y humanos, invadiendo ecosistemas naturales. [22]
Los científicos han considerado que las enfermedades transmitidas por vectores son sensibles a los cambios en el tiempo y el clima . [23] La abundancia de vectores portadores de enfermedades en el medio ambiente depende de múltiples factores, incluida la temperatura, la humedad relativa y la disponibilidad de agua, todos factores necesarios para los procesos reproductivos y el éxito de los vectores portadores de enfermedades. [23] Las predicciones del cambio climático incluyen el aumento de las temperaturas y cambios en el patrón de precipitaciones que pueden crear hábitats adecuados y aumentar la tasa de supervivencia general y la aptitud de las especies portadoras de patógenos. [24] Con un clima más cálido, los patógenos y parásitos pueden comenzar a desplazar sus áreas geográficas nativas a latitudes más altas e infectar especies hospedadoras con las que no han tenido interacción previa. [25] El cambio en los patrones de lluvia puede indicar además la presencia de vectores portadores de enfermedades. [24] Por ejemplo, los mosquitos transmiten enfermedades como la malaria y la filariasis linfática . [24] La distribución de la filariasis linfática a través de los mosquitos se puede determinar observando el contenido de humedad del suelo, un indicador del hábitat viable para la reproducción de mosquitos (ya que las larvas de mosquitos necesitan agua estancada y poco profunda para sobrevivir). A medida que cambian los patrones de temperatura y precipitación, también lo harán los niveles de humedad del suelo y las correspondientes poblaciones de mosquitos. [24]
A medida que el cambio climático continúa alterando los ecosistemas en todo el mundo, puede hacer que las poblaciones humanas y no humanas sean más o menos vulnerables a las enfermedades, dependiendo de los efectos específicos del cambio climático sobre la enfermedad. [26] El tema del cambio climático y su impacto en las enfermedades está atrayendo cada vez más la atención de los profesionales de la salud y los científicos del cambio climático, particularmente con respecto a la malaria y otras enfermedades humanas transmitidas por vectores. [27] [1] Más específicamente, el cambio climático puede afectar las transmisiones de malaria al extender la temporada de transmisión y crear más sitios de reproducción debido al aumento de las temperaturas y las precipitaciones, respectivamente. [28] Los aumentos en las transmisiones de malaria y otras enfermedades humanas transmitidas por vectores pueden tener un impacto devastador en las comunidades que no reciben atención médica adecuada y en las personas que no han estado expuestas a estas enfermedades. [28] [29]
Se cree que los efectos del cambio climático sobre la temperatura aumentarán con la latitud. [30] Esto significa que las zonas templadas del norte experimentarán más cambios de temperatura que las zonas tropicales. [30] Las zonas tropicales experimentan menos variabilidad climática, por lo que los organismos en las zonas tropicales se han adaptado a un clima continuo. [30] Por lo tanto, ligeras alteraciones en el clima pueden afectar dramáticamente a los organismos en las zonas tropicales. [30] El cambio climático puede afectar a los organismos al alargar sus ciclos reproductivos. [26] Además de esto, el cambio climático permite que los patógenos se expandan más allá de las zonas tropicales, impactando dramáticamente a las especies debido a la introducción de nuevos patógenos. [29] Estas especies impactadas incluyen humanos y ganado humano. [29]
También se esperan cambios en las zonas templadas del norte y en el Ártico. [30] Más específicamente, los efectos del cambio climático sobre la temperatura aumentan con la latitud, por lo que se prevé que la temperatura en las zonas templadas del norte aumentará y que la temperatura en el Ártico aumentará aún más. [30] Al igual que las zonas tropicales, el cambio climático en las zonas templadas del norte y el Ártico también puede hacer que las especies se muevan más allá de su nicho original. [29] Por ejemplo, el cambio climático ha permitido que los alces se desplacen hacia el norte en áreas que se superponen con otras especies como el caribú . [29] Cuando los alces se mueven, introducen nuevos patógenos en el área, dañando así al caribú. [29]
Existen numerosos enfoques a la hora de predecir los impactos del cambio climático en las enfermedades. [29] Los enfoques estáticos utilizan tasas de reproducción para encontrar cómo el cambio climático afectará a los vectores. [29] Un ejemplo del uso de enfoques estáticos es un modelo basado en procesos llamado MIASMA. [26] Este modelo explora la relación entre diferentes escenarios de cambio climático y la tasa de reproducción de los vectores. [26] Este modelo se ha utilizado específicamente para observar mosquitos en las tierras altas africanas para hacer predicciones sobre el futuro del desarrollo y la alimentación de los mosquitos. [31] Además, este modelo se puede utilizar para encontrar la población de mosquitos que pican, lo que permite predecir enfermedades como el dengue. [26]
Otro enfoque incluye modelos basados en estadísticas, que se basan en observaciones a diferencia de los modelos basados en procesos. [26] Un ejemplo de este tipo de modelo es CLIMEX, que mapea especies de vectores en ubicaciones geográficas teniendo en cuenta factores climáticos. [26] Es importante señalar que este enfoque tiene limitaciones. [26] CLIMEX no incluye todos los factores que afectan a las especies vectoriales. [26]
También se pueden utilizar modelos de series temporales para encontrar cómo el cambio climático modificará la dinámica de las enfermedades. [29] Sin embargo, este enfoque tiene una desventaja; sólo se puede observar simultáneamente un número limitado de ubicaciones y patógenos utilizando modelos de series temporales. [29]
Las predicciones de ENOS (El Niño Oscilación del Sur) también pueden ayudar a predecir enfermedades. [32] Los eventos ENSO pueden crear temperaturas más frías en el Pacífico tropical occidental y temperaturas más cálidas en el Pacífico tropical central y oriental, lo que provoca intensas precipitaciones y tormentas. [26] Los cambios en el clima debido a ENSO pueden afectar la dinámica de las enfermedades y pueden afectar las fuentes de agua que utilizan los humanos. [32] [26] Por ejemplo, en 1991, el cólera reapareció en Perú casi al mismo tiempo que ocurrió un evento de El Niño. [32] Los eventos ENOS se pueden anticipar desde el principio y, por lo tanto, al predecir ENOS, se pueden hacer predicciones sobre los picos de transmisión de enfermedades hasta dos meses antes de que ocurran. [32] [26]
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La malaria es una enfermedad transmitida por la hembra del mosquito Anopheles , localizada predominantemente en el África subsahariana y es un problema de salud pública que persiste desde hace mucho tiempo. [33] Es una enfermedad que está fuertemente regulada por factores climáticos y por lo tanto el cambio climático tendrá un impacto notable en la transmisión de la enfermedad. [34] [35] A medida que las temperaturas aumentan, la fase reproductiva del parásito Plasmodium , dentro del intestino del mosquito hembra, se completará. [34] Esto asegurará que el mosquito hembra se vuelva infectivo antes del final de su vida útil. [34] Las precipitaciones también son un factor crítico para la reproducción y la transmisión de la malaria y, dado que el cambio climático influye en los patrones regulares de precipitación, los estudios están descubriendo que el potencial de reproducción de mosquitos puede aumentar como resultado directo del cambio climático. [35]
La enfermedad de Lyme es la enfermedad transmitida por garrapatas más común en los Estados Unidos y Europa, con un estimado de 476.000 casos en Europa y 200.000 casos en los Estados Unidos por año. [36] Recientemente, los estudios han concluido que existe un mayor riesgo de enfermedad de Lyme en el sur de Canadá debido a la expansión del área de distribución de la garrapata vector Ixodes scapularis , que es responsable de transmitir la enfermedad. [37] El cambio climático crea inviernos más suaves y temporadas de primavera y otoño más prolongadas. [38] Esto crea hábitats hospitalarios para las garrapatas que prosperan en latitudes más altas (donde normalmente no se encuentran). [38] Las infecciones humanas por la enfermedad de Lyme han sido cada vez más prominentes en ciertas partes del sur de provincias canadienses como Ontario, Quebec, Manitoba y Nueva Escocia. [37] Según estudios publicados en Canadá, otros factores ambientales están contribuyendo a la expansión del área de distribución de Ixodes scapularis , que incluyen la introducción del vector a través de aves migratorias y la densidad de poblaciones de ciervos. [37]
El virus del Nilo Occidental se transfiere entre mosquitos y aves rapaces, incluidas águilas , halcones , halcones y búhos . [39] En los Estados Unidos, el virus del Nilo Occidental se estudia cada vez más en Nueva York y Connecticut debido a los efectos del cambio climático en dos vectores portadores de enfermedades. [40] El cambio climático está promoviendo la hibridación entre dos mosquitos vectores ( C. pipiens y C. quinquefasciatus ), lo que puede tener un efecto en la composición genética del híbrido, permitiéndole volverse más eficaz en la transmisión de enfermedades y aumentar su adaptabilidad a diferentes climas. condiciones. [40]