Es posible que finalmente se haya encontrado una toxina detrás de la misteriosa muerte de águilas

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Las misteriosas muertes de águilas calvas, ánades reales y otras especies de lagos en el sureste de los Estados Unidos han desconcertado a los científicos durante más de 20 años. Después de un largo trabajo explorando las peculiaridades de las cianobacterias que se pegan a una maleza acuática invasiva, un equipo de investigación ha encontrado una toxina que podría ser la culpable.

Y es extraño, informa el equipo el 26 de marzo en Ciencia.

Apodada AETX, la toxina tiene un estructura química inusual que requieren bloques de construcción ricos en el elemento bromo, dice Susan Wilde, ecóloga acuática de la Universidad de Georgia en Atenas. Sin embargo, esos componentes básicos de bromuro no abundan habitualmente en el agua del lago del sur. Ahí es donde entra en juego la historia de vida de una mala hierba de agua en particular.

El misterio de la toxina desconocida comenzó en un lago de Arkansas durante el invierno de 1994-1995 con la mayor extinción inexplicable de águilas calvas del país. Las águilas, fochas y algunas otras aves perdieron su coordinación motora, lucharon para volar o incluso caminar y tuvieron convulsiones. El examen de los cerebros de los animales enfermos reveló franjas de agujeros microscópicos antinaturales o vacuolas. Para 1998, seis estados habían confirmado la muerte de aves con la misma enfermedad, ahora llamada VM, abreviatura de mielinopatía vacuolar.

Wilde notó que los lagos con muertes crecían densas extensiones de la planta acuática invasiva verde con forma de cepillo de botella llamada Hydrilla verticillata. En 2001, ella y varias generaciones de estudiantes y colaboradores internacionales comenzaron un largo viaje para explorar si las plantas y las cianobacterias que las acompañan a veces pueden destruir cerebros.

“No es un tema seguro para una tesis”, advirtió a los futuros estudiantes de posgrado. No había mucho dinero ni ninguna certeza de éxito. Pero «es tan genial», recuerda que dijeron.

Una pista vino de mirar esto Hydrilla bajo iluminación de microscopio que puede hacer que ciertas sustancias emitan fluorescencia. Eso reveló salpicaduras de cianobacterias que se adhieren a la parte inferior de las hojas y protegen sus colonias con sustancia viscosa. Algunas otras cianobacterias, que chapotean como sopa en el agua, liberan grandes oleadas de toxinas que matan a los peces y amenazan a los nadadores humanos, pero las garrapatas no eran típicamente amenazas.

Imagen de microscopio de una hoja de maleza de agua de color naranja oscuro con colonias de cianobacterias de color naranja claro
El azul marca el lugar. Una micrografía de primer plano de color naranja oscuro de la hoja de una maleza acuática (Hydrilla verticillata) muestra manchas anaranjadas más claras de preocupantes colonias de cianobacterias (Aetokthonos hydrillicola). El azul proviene de una superposición donde técnicas especiales de imágenes revelan una sustancia sospechosa, que se cree que es la toxina, que están liberando las cianobacterias.S. Breinlinger et al / Ciencia 2021

Esta cianobacteria resultó ser una nueva especie (Aetokthonos hydrillicola). También resultó difícil de cultivar en el laboratorio. Pasaron dos años después de recolectar el material de un depósito antes de que el equipo cultivara suficientes cianobacterias para su primera prueba, alimentando una solución acuosa para probar animales.

Sin embargo, esta sopa de cianobacterias no pareció molestar en absoluto a los pollos de prueba. El análisis microscópico no encontró pequeños agujeros en sus cerebros.

Luego, los investigadores se preguntaron si estaba sucediendo algo extraño con la configuración del cultivo de laboratorio. Recolectaron malezas silvestres repletas de cianobacterias de lagos con brotes confirmados de VM. Usando una configuración de laboratorio elaborada para detectar qué compuestos químicos estaban produciendo las bacterias, el equipo buscó sospechosos inusuales. Y allí, acechando en las manchas que marcan las colonias bacterianas, había un compuesto previamente desconocido, con abundantes moléculas de bromuro. Estas colonias produjeron sustancias que mataron a los animales de prueba. Y proporcionar compuestos de bromuro a las colonias de laboratorio hizo que también se convirtieran en toxinas.

El bromo puede llegar a los lagos de diversas fuentes, algunas naturales y no, como las centrales eléctricas. Los investigadores descubrieron que el invasivo Hydrilla acumula concentraciones extremas de compuestos de bromo, 20 veces mayores que las concentraciones en el lodo del fondo del lago y de 500 a 1000 veces mayores que en el agua del lago. A fines del verano, el agua tibia permanece en la parte superior del lago atrapando agua fría, oscura y con poco oxígeno debajo. La maleza Hydrilla deja de florecer y comienza a filtrar compuestos ricos en bromo. Ahí es cuando las cianobacterias tienen los ingredientes para producir su toxina mortal.

plantas de malezas de agua
Una maleza acuática agresivamente invasiva, Hydrilla verticillata, crece en masas espesas que a las peligrosas cianobacterias les encanta colonizar y a las aves hambrientas les encanta comer.Leslie J. Mehrhoff, Universidad de Connecticut / Bugwood.org (CC BY 3.0 NOSOTROS)

La química exótica recién descubierta de estos productores de toxinas no sorprende a Jason Stajich de la Universidad de California, Riverside, quien estudia otras cianobacterias en sus exploraciones genéticas de la evolución microbiana. Las cianobacterias que flotan libremente causan floraciones tóxicas tanto en agua marina como dulce (SN: 28/8/18). Pero este grupo de bacterias verdes también incluye especies que crean el mundo que amamos. Las cortezas del desierto que estudia Stajich (como la “corteza del pan”, pero en las superficies del desierto, dice) tardan años en formarse y dependen de redes de cianobacterias (SN: 10/12/19).

En este caso, ahora que el sospechoso ha sido capturado, hay aún más razones para deshacerse del Hydrilla invasores que facilitan la producción de toxinas. Las aves acuáticas desfilan en el Hydrilla y sus bacterias que lo acompañan y, por lo tanto, reciben una dosis mortal de toxina. Los depredadores como las águilas y los búhos que se alimentan de esas aves acuáticas también se envenenan. En el laboratorio, la toxina afecta a otros vertebrados, como anfibios y serpientes. Conocer la composición de la toxina permitirá ahora al laboratorio verificar los efectos en los mamíferos. Con una gama tan amplia de criaturas potencialmente susceptibles, la resolución del misterio no podría haber llegado lo suficientemente pronto.

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