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Distribución y riesgo de zoonosis emergentes de importancia en salud pública

por Karina Figueroa31 julio, 202011 octubre, 2020

Por: Víctor Sánchez-Cordero

Departamento de Zoología, Instituto de Biología, Universidad Nacional Autónoma de México. victor@ib.unam.mx

Las enfermedades zoonóticas emergentes de importancia en salud pública (EZSP) representan un problema mundial. Las EZSP emergen cuando un patógeno se transmite de un animal hospedero (generalmente un vertebrado) al humano, ocasionando una nueva enfermedad que puede ser severa. Una de las formas más comunes de transmisión se da a través de un vector (frecuentemente un artrópodo). Sin embargo, se conoce aún muy poco sobre las especies de hospederos y vectores que transmiten patógenos causantes de EZSP. Nuestro grupo de investigación se enfoca en predecir la distribución de dos EZSP en México, las cuales son causadas por los protozoarios Trypanosoma cruzi (enfermedad de Chagas) y Leishmania mexicana (Leishmaniasis). Ambas enfermedades tienen un alto impacto en México y en el mundo.

Nuestras investigaciones se dirigen a identificar qué especies de hospederos y de vectores se encuentran involucradas en ambas EZSP. Para ello, exploramos las coincidencias en la distribución geográfica de las especies de mamíferos que funcionan como hospederos y de las especies que funcionan como vectores (especies de chinches del género Triatoma, vectores de Chagas y, especies de moscas hematófagas del género Lutzomyia, vectores de Leishmaniasis). Como primer paso, usando información de colecciones biológicas, se construyen bases de datos de las coordenadas geográficas de localidades en las que se han registrado a las especies, así como información del ambiente que opera en esas localidades. Con esta información, se usan algoritmos computacionales del programa MaxEnt para modelar el nicho ecológico potencial de cada especie. MaxEnt asocia las localidades de registro de una especie con variables climáticas y predice en un mapa la cobertura geográfica con las condiciones climáticas idóneas para la presencia de las especies. Para corroborar estos modelos, efectuamos colectas de las especies de mamíferos hospederos y de vectores (Triatoma y Lutzomyia) en las áreas predichas, y determinamos la presencia de parásitos con técnicas de biología molecular. La validación de la presencia de vectores, hospederos y patógenos permitió generar mapas de riesgo de las ZESP, los cuales se cotejaron con casos de pacientes confirmados con estas EZSP. Las coincidencias geográficas entre lo observado y lo predicho fue alta (Figura 1).

Figura. 1. Mapas de distribución de seis especies de Lutzmomyia, vectores de Leishmaniasis en México (gris). Las localidades de colecta se indican con puntos negros (González et al., 2011).

Las especies de Lutzomyia se distribuyen generalmente en el sureste, lo que coincide con el mayor número de casos de Leishmaniasis (Figura 1). Las especies de Triatoma se distribuyen en casi todo México, en lugares donde también se reportan casos de la enfermedad de Chagas. Al generar modelos bajo escenarios de cambio climático global se ha encontrado que las especies de vectores y de hospederos de ambas ZESP se podrían desplazar hacia Estados Unidos y Canadá (Figura 2).

Figura 2. Distribución actual (A) y futura al 2050 (B-G) bajo siete escenarios de cambio climático de Triatoma gerstaeckeri, chinche vector del patógeno de Chagas (Garza et al., 2014).

La utilidad de los mapas de riesgo (Figura 3) bajo escenarios actuales y de cambio climático, sirven como una plataforma de información para identificar zonas de riesgo y buscar medidas de prevención. Este marco de investigación puede ser aplicado para producir mapas de distribución de especies de hospederos y vectores para otras EZSP.

Figura. 3. Mapa de riesgo de Leishmaniasis, que integra la distribución de las especies de vectores (Lutzomyia) y de hospederos (mamíferos). Nivel de riesgo: rojo fuerte = alto; rojo diluido = bajo. El área achurada indica las zonas de casos clínicos reportados (Stephens et al., 2009).

Agradezco la invitación y comentarios al texto del Dr. Miguel Martínez Ramos.

Referencias

Garza M, et al. 2014. Projected future distributions of vectors of Trypanosoma cruzi in North America under climate change scenarios. PLoS Negl Trop Dis 8(5): e2818.

González, C., et al. 2011. Current knowledge of Leishmania vectors in Mexico: How geographic distributions of species relate to transmission areas. The Amer. Jour. of Trop. Med. Hyg. 85: 835-843.

Stephens C. R. et al. 2009. Using biotic interaction networks for prediction in biodiversity and emerging diseases. PLoS ONE 4(5): e5725.

Reseña del autor

Víctor Sánchez Cordero. Biólogo por la Facultad de Ciencias de la UNAM y Doctor (PhD) por la Universidad de Michigan, Ann Arbor, EUA. Es Investigador Titular C del IB-UNAM. Su investigación analiza el impacto de la deforestación y el cambio climático global sobre la distribución actual y futura de grupos biológicos, con el fin de proponer áreas prioritarias de conservación y de identificar zonas geográficas de riesgo de zoonosis emergentes de importancia en salud pública. Ha publicado más de 200 trabajos científicos. En el 2009 recibió el Reconocimiento a la Conservación de la Naturaleza, otorgado por la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales, y en el 2011 el premio “Por Amor al Planeta” VW. Fue Director del IB-UNAM (2011-2019) y actualmente es Presidente del Comité Científico Mariposa Monarca.

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Ecosistemas y bienestar

por Karina Figueroa30 julio, 202011 octubre, 2020

Por: Marisa Mazari Hiriart

Laboratorio Nacional de Ciencias de la Sostenibilidad. Instituto de Ecología. Universidad Nacional Autónoma de México. Ciudad de México. mazari@unam.mx

Los ecosistemas son fundamentales para nuestra especie porque de ellos depende nuestra salud y bienestar. Nos brindan innumerables bienes y servicios que nos permiten vivir y desarrollarnos en el Sistema Planetario como uno más de los organismos que lo habitan (Figura 1). Pero actuamos como la especie dominante y, por la cantidad de recursos que usamos, somos la mas depredadora. Además, generamos gran cantidad de desechos que alteran el ambiente.

Figura. 1. Ambiente natural. Bosque tropical y cascada, Chiapas.

Por nuestras actividades productivas desde hace 300 años y con la Revolución Industrial (1760-1840), hemos modificado gradualmente a los ecosistemas, y en forma acelerada desde los años 1950. Algunas de estas actividades de gran impacto son la extensión de la frontera agrícola, que altera los ciclos de agua y de nutrientes, y el uso de energía fósil que, en conjunto afectan al planeta, poniendo en peligro los sistemas de soporte de la vida.

Steffen y colaboradores en 2015 categorizaron siete variables planetarias fundamentales para la vida: como de alto riesgo la diversidad genética y los ciclos biogeoquímicos de nitrógeno y fósforo; de riesgo creciente el cambio de uso de suelo, el cambio climático y por debajo de la frontera de seguridad, con gran incertidumbre, los sistemas de agua dulce, el agotamiento de la capa de ozono y la acidificación de los océanos; todas ellas fundamentales para nuestra supervivencia.

Desde 2008 los humanos viven principalmente en ciudades. Más de la mitad de la población del mundo vive en estos ambientes artificiales, que brindan beneficios y riesgos para el bienestar humano, que según McMichael (2007), idealmente, deben ser planeadas y manejadas de manera sostenible (Figura 2). Pero pequeñas áreas albergan a miles o millones de habitantes que demandan vivienda, agua, aire, alimentos y energía, en una relación poco acorde con la naturaleza. En estos ecosistemas artificiales, los ciclos de consumo y generación de desechos superan la capacidad de degradación de los ecosistemas, que permanecen como parte del sistema de soporte de vida.

Figura. 2. Ambiente artificial. Favelas, Brasil.

Los servicios ecosistémicos son indispensables para nuestra salud y disfrutamos de ellos sin darnos cuenta. El cambio ambiental es complejo, generalmente indirecto, poco evidente y desplazado tanto en tiempo como en espacio, y depende de diversas fuerzas que los pueden modificar (Millennium Ecosystem Assessment, 2005). Organismos internacionales como la OMS y la FAO hablan de “Una Salud”, entendiendo que la salud humana está íntimamente conectada con la salud animal y del ambiente que compartimos. Hoy entendemos que la pandemia de COVID-19 es consecuencia de un desbalance que hemos provocado en el ambiente.

La salud de la población depende de las condiciones sociales y económicas, pero también del abasto de agua y alimentos que provienen y dependen de la integridad y funcionamiento de los ecosistemas. Las determinantes a macro-escala, tales como la salud, están siendo desestabilizadas de manera global, por presiones sin precedentes (McMichael, 2006). La pandemia del 2020 nos debe hacer conscientes de las consecuencias de nuestras acciones y nos debe hacer pensar en las futuras generaciones y el mundo que les dejaremos de no cambiar nuestra manera de vivir y modificar los ecosistemas (Figura 3).

Figura. 3. Ambiente alterado. Socio-ecosistema acuático alterado, Brasil.

Referencias

Millennium Ecosystem Assessment, 2005. Ecosystems and Human Well-being. Health Synthesis. World Health Organization. Geneva, Switzerland.

McMichael, A.J. 2006. Population Health As a Primary Criterion for Sustainability. EcoHealth 3: 182-186.

McMichael, A.J. 2007. Will considerations of environmental sustainability revitalise the policy links between the urban environmental and health. NSW Public Health Bulletin 18(3-4): 41-45. Steffen, W., Richardson, K, Rockström, J., et al. 2015. Planetary boundaries: Guiding human development on a changing planet. Science 13, 347(6223):1259855.

Reseña del autor

Marisa Mazari hiriart. Bióloga por la UNAM, con maestría en Hidrobiología Aplicada de la Universidad de Gales, Gran Bretaña y Doctorado en Ciencias Ambientales e Ingeniería de la Universidad de California Los Ángeles. Es Investigadora Titular del Laboratorio Nacional de Ciencias de la Sostenibilidad del Instituto de Ecología, UNAM, laboratorio en el que se realiza investigación interdisciplinaria desde 1992. Es una ecóloga acuática que ha trabajado en usos sostenibles del agua en socio-ecosistemas tanto urbanos como rurales en México, identificando fuentes potenciales de contaminación que representan un riesgo para el ambiente y la salud pública. Fue coordinadora del Programa de Posgrado en Ciencias de la Sostenibilidad de la UNAM (2016-2019). Ha realizado mas de 60 proyectos en el área ambiental con entidades gubernamentales locales y federales, así como proyectos de investigación en ciencia básica. Cuenta con 100 publicaciones entre artículos, libros y capítulos de libro. Ha formado alumnos de licenciatura, maestría y doctorado.

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Las enseñanzas de la selva ante los riesgos de zoonosis*

por Karina Figueroa30 julio, 202011 octubre, 2020

Por: Rodolfo Dirzo

Department of Biology, Stanford University, Stanford, EUA. rdirzo@stanford.edu

*Artículo dedicado a Miguel Martínez-Ramos por su inauguración como vicepresidente de la SCME y por la invitación a contribuir con este artículo.

La selva de Los Tuxtlas, el manchón más norteño de selva tropical lluviosa que aún persiste en el continente americano, ha sido impactada por la actividad antropogénica durante siglos. Sin embargo, su deterioro se ha acelerado sobremanera en las últimas décadas. Las imágenes satelitales que muestran la cobertura de la selva entre la segunda mitad del siglo pasado y ahora, vívidamente revelan el daño: un paisaje dominado por terrenos desmontados (principalmente para ganadería) con numerosos remanentes pequeños de la selva milenaria (Figura 1). Uno de esos fragmentos corresponde al predio que la UNAM resguarda como estación de investigación sobre la biología del ecosistema tropical, y un laboratorio ecológico que ha engendrado proyectos de investigación con resultados que han iluminado nuestra comprensión de cómo funciona el mundo natural en el teatro ecológico tropical.

Figura. 1. Proceso de deforestación en el entorno de la Estación de Biología Tropical Los Tuxtlas (Instituto de Biología, UNAM). A la izquierda el proceso de deforestación de 1967 a 2013 (cobertura de selva en negro), demarcando el área de la estación con el rectángulo en rojo. A la derecha imagen de satélite (Google Earth ®) reciente con el área de la Estación demarcada con líneas blancas discontinuas. Modificado de Martínez-Ramos et al. (2016).

En décadas recientes, inmersa en ese mar de potreros, la estación se ha convertido en bastión para el estudio de las consecuencias del impacto antropogénico sobre la biodiversidad, funcionamiento de los ecosistemas y los servicios que el accionar de los mismos aportan al bienestar humano. Una de las enseñanzas derivadas del trabajo en esta selva tiene que ver con los riesgos de zoonosis, como ahora esbozo.

Del sotobosque de esta selva resalta un verdor inusitado – pero es un verdor engañoso: refleja que la densidad de plantas de ese estrato es muy alta, con creciente predominio de un grupo, las palmas, particularmente una llamada “chocho” (Figura 2). La proliferación de estas palmas, a expensas de otras especies, ha sido documentada en estudios iniciados por José Sarukhán en los años setentas del siglo pasado, y seguidos espléndidamente por Miguel Martínez-Ramos y sus colaboradores. Aunado a esos estudios, una serie de investigaciones, coincidentes en parte con el periodo del estudio demográfico del chocho, ha documentado que el sotobosque de Los Tuxtlas representa una anomalía ecológica responsable en parte de la proliferación de palmas: los mamíferos de tamaño medio y grande (>1 kg) están ausentes o tienen abundancias tan bajas que no se logran detectar. Esos estudios faunísticos multianuales revelan un fenómeno antropogénico de defaunación. Este término se ha posicionado ahora de manera amplia en la literatura sobre conservación biológica.

Figura. 2. Sotobosque de la selva de Los Tuxtlas mostrando una gran abundancia de palmas de Astrocaryum mexicanum (“chocho”). Estas palmas de tallo delgado (4-5 cm diámetro) no pasan de 7 m de altura pero pueden vivir más de 120 años. Puede notarse que bajo la sombra de las palmas prácticamente no se observan plantas de otras especies, las más pequeñas (al frente de la fotografía) son palmas jóvenes de chocho. Fotografía cortesía de Miguel Martínez-Ramos.

Un resultado sobresaliente de estos estudios es que la defaunación es selectiva, de tal manera que la ausencia de fauna media y grande se correlaciona con una sobre representación numérica de mamíferos pequeños, muchos de ellos de especies que, por su historia de vida y su rol como hospederos de una carga enorme de patógenos zoonóticos, engendraron la hipótesis de que los sitios defaunados podrían representar focos rojos de zoonosis. Tal hipótesis ha catapultado investigaciones para ponerla a prueba. Por ejemplo, comparando parcelas experimentalmente defaunadas a través de exclusiones (mediante cercas electrificadas), comparadas con parcelas testigo adyacentes que conservan su contingente de fauna típica en sabanas tropicales africanas en Kenia, muestran que la abundancia de mamíferos pequeños, principalmente roedores, se multiplica por un factor de 2-2.5 en ausencia de la fauna grande. Además, el análisis molecular de la sangre de esos animales híper abundantes (y sus ectoparásitos) en las parcelas defaunadas muestra que estos albergan una amplísima gama de patógenos de zoonosis emergentes y reemergentes. Por ende, el aumento en la abundancia de tales hospederos incrementa el riesgo de zoonosis por numerosos patógenos incluyendo, por ejemplo, a las bacterias Bartonella (Figura 3) y Yersenia pestis, esta última causante de la peste negra, una zoonosis pulmonar, linfática o septicémica que puede causar la muerte.

Figura. 3. Efecto de la exclusión de fauna de mamíferos medianos-grandes sobre la prevalencia (% de ratones y pulgas infectadas) de la bacteria Bartonella sp. y la cantidad de ratones (Sacostomus mearnsi) y pulgas (Xenopsylla sp.) infectadas por Bartonella en sabanas de Kenia. Las líneas continuas indican el tratamiento sin exclusión y las discontinuas el tratamiento de exclusión. Aunque la prevalencia es similar en los dos tratamientos, la exclusión de la fauna provoca un aumento en ratones y pulgas infectadas, y por lo tanto en el riesgo de zoonosis. (Figura modificada de Young et al. 2014) .

La enseñanza general de estos estudios es que el descuido y deterioro de los ecosistemas representa un factor de riesgo latente de zoonosis futuras, algunas con potencial de engendrar pandemias similares a la que ahora padecemos provocada por el coronavirus SARS-CoV-2.

Referencias

Dirzo, R., Young, H.S., Balle, G. Ceballos, C., Galetti, M., B. Collen. 2014. Defaunation in the Anthropocene. Science 345: 401-406.

Martínez-Ramos, M., Ivan Ortiz-Rodríguez, Piñero, D., Dirzo, R., Sarukhán, J. 2016. Humans disrupt ecological processes within tropical rainforest reserves. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 113: 53-23-5328.

Reseña del autor

Rodolfo Dirzo, Department of Biology, Stanford University, Stanford CA 94305, USA.

Biólogo por la Universidad de Morelos; Maestría y Doctorado por la Universidad de Gales.

Ha sido investigador en la UNAM (Institutos de Biología y Ecología), jefe de la Estación Biológica Los Tuxtlas y del Departamento de Ecología Evolutiva. En Stanford ofrece cursos de Conservación Biológica, Ecología, y Diversidad Biocultural (este último se lleva a cabo en Oaxaca). Sus publicaciones abordan el impacto humano sobre la biodiversidad. Mantiene programas educativos en ciencias, dirigidos a estudiantes de grupos minoritarios, de familias de inmigrantes en California. Es miembro de la Academia de Ciencias de Morelos, Academia Mexicana de Ciencias, Academia de Ciencias de EUA, y Academia de Ciencias de California

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Naturaleza y Salud de las personas

por Karina Figueroa30 julio, 202011 octubre, 2020

Por: Patricia Balvanera

Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad y Unidad Académica de Estudios Territoriales Oaxaca, Universidad Nacional Autónoma de México. pbalvanera@cieco.unam.mx

La naturaleza sostiene a la vida humana y, en particular, a nuestra salud. Naturaleza es todo aquello que se encuentra en el mundo físico y biológico que nos rodea, incluyendo a los seres vivos y sus interacciones con el agua, el aire y la tierra. Cada día consumimos algo de la naturaleza para desayunar, comer y cenar. El café que bebemos, el maíz de la tortilla, el jitomate de la salsa, los nopales embebidos en ricas sopas (Figura 1). De la naturaleza obtenemos recursos que nos permiten cocinar y mantenernos confortables y seguros al interior de nuestros hogares. Nuestras casas pueden estar construidas de la madera de árboles, o de tabiques de arcilla obtenida de suelos formados a lo largo de miles de años por procesos físicos, químicos y la actividad de múltiples microorganismos. Obtenemos energía de la leña cosechada de arbustos o árboles, o bien de combustibles fósiles cómo el gas, el petróleo y el carbón, que resultaron de la descomposición de plantas o animales que vivieron hace millones de años. Una amplia variedad de medicinas que utilizamos para curarnos provienen de plantas o animales, o bien de productos sintéticos inspirados en organismos vivos que poseen propiedades medicinales. La naturaleza contribuye a nuestra salud satisfaciendo nuestras necesidades fisiológicas.

Figura. 1. La naturaleza contribuye a nuestra salud satisfaciendo nuestras necesidades fisiológicas. Fuente: Carlos Galindo Leal. CONABIO.

La naturaleza también regula las condiciones que requerimos para vivir. Las plantas son determinantes de las condiciones de temperatura y humedad del ambiente que son adecuadas para nuestro bienestar. Las plantas terrestres y las algas marinas absorben grandes cantidades del dióxido de carbono que emitimos al quemar gas, carbón o petróleo y con ello mitigan los cambios climáticos globales producidos por la actividad humana. La naturaleza regula la calidad, cantidad y temporalidad del agua dulce que bebemos o que usamos para los campos de cultivo. Las selvas y los bosques de las montañas, de las riberas de ríos o de las lagunas costeras, bombean agua a la atmósfera y favorecen la infiltración del agua al subsuelo, retienen contaminantes y evitan deslaves y la erosión de suelo. Los bosques también regulan los embates de eventos atmosféricos catastróficos, como los huracanes, evitando inundaciones grandes o siendo barreras físicas ante vientos fuertes. La naturaleza también controla a organismos nocivos que pueden amenazar nuestra vida, como es el caso de las ranas y los murciélagos que consumen moscos que transmiten el dengue. La naturaleza contribuye a nuestra salud regulando las condiciones ambientales de los distintos rincones del planeta en los que los habitamos.

La naturaleza es también fundamental para nuestra salud emocional (Figura 2). Caminar en la naturaleza nos permite soltar nuestras preocupaciones, gozar del entorno y ampliar nuestras perspectivas. Un hermoso paisaje, el canto de un ave o el estar en contacto con animales amigables ayudan a las personas enfermas a una recuperación más rápida. La naturaleza también es parte de nuestra identidad como personas: el árbol que sembró mi abuelo en el patio o el monte que recorría en mi infancia, contribuyen a nuestra conceptualización de nosotros mismos. La naturaleza sustenta nuestras visiones, conocimientos y prácticas: las selvas del sureste mexicano son parte de la cultura maya, tanto en el pasado como en el presente. La naturaleza nos inspira para la creación artística. La naturaleza contribuye a nuestra salud nutriendo nuestras necesidades emocionales.

Figura. 2. La naturaleza contribuye a nuestra salud nutriendo nuestras necesidades emocionales. Fuente: Astrid Domínguez Guerrero, CONABIO.

La actual crisis de la naturaleza está poniendo en peligro nuestra salud, nuestro bienestar. En las últimas cinco décadas, múltiples contribuciones de la naturaleza que son fundamentales para la vida de las personas han declinado de manera alarmante (Figura 3). Dicho deterioro resulta de la acelerada pérdida de especies de plantas, animales, hongos y bacterias, de las formas industrializadas de producción de alimentos agrícolas y pecuarios, del uso indiscriminado de ecosistemas y recursos de la tierra y del mar, de la contaminación de suelo, agua y aire, y de la creciente expansión de especies exóticas invasoras. La actual pandemia provocada por el coronavirus SARS-CoV-2 es un ejemplo claro y doloroso del efecto nocivo que tiene la destrucción de la naturaleza sobre su capacidad de contribuir a nuestra salud (contribución 10 en la Figura 3). Es urgente darnos cuenta de lo mucho que dependemos de la naturaleza para transformar radicalmente la forma en la que la valoramos, la usamos e interactuamos con ella.

Figura. 3. Tendencias de las contribuciones de la naturaleza para las personas de 1970 a la fecha. Ver leyendas en la parte inferior de la figura para la interpretación de los símbolos. Fuente: IPBES 2019.

Referencias

IPBES . 2019. Summary for policymakers of the global assessment report on biodiversity and ecosystem services of the Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services. S. Díaz, J. Settele, E. S. Brondízio E.S., H. T. Ngo, M. Guèze, J. Agard, A. Arneth, P. Balvanera, K. A. Brauman, S. H. M. Butchart, K. M. A. Chan, L. A. Garibaldi, K. Ichii, J. Liu, S. M. Subramanian, G. F. Midgley, P. Miloslavich, Z. Molnár, D. Obura, A. Pfaff, S. Polasky, A. Purvis, J. Razzaque, B. Reyers, R. Roy Chowdhury, Y. J. Shin, I. J. Visseren-Hamakers, K. J. Willis, and C. N. Zayas (eds.). IPBES secretariat, Bonn, Germany. 56 pages. https://ipbes.net/sites/default/files/2020-02/ipbes_global_assessment_report_summary_for_policymakers_es.pdf

Hall, J. S., V. Kirn, E. Yanguas Fernández (Editores). 2015. La gestión de cuencas hidrográficas para servicios ecosistémicos en las laderas de los neotrópicos. Banco Interamericano de Desarrollo. ISBN 978-9962-614-31-9

Reseña del autor

Patricia Balvanera. Bióloga por la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, Maestra en Ciencias y Doctora en Ecología por la Universidad Autónoma de México (UNAM). Es Investigadora Titular C del Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad de la UNAM. Investiga los vínculos entre la biodiversidad y el bienestar humano. Ha producido más de una centena de trabajos científicos. Es editora asociada de las revistas indizadas Science Advances, People and Nature (British Ecological Society), Ecology and Society (Resilience Alliance), Ecosystem Services (Elsevier) y Ecosystem and People (Taylor and Francis). Es Copresidenta de la evaluación sobre la diversidad de valores de la naturaleza de la Plataforma Intergubernamental Científico Normativa de Biodiversidad y Servicios Ecosistémicos IPBES.

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Aplanando la curva epidémica

por Karina Figueroa30 julio, 202011 octubre, 2020

Por. Eugenio P. Balanzario

Centro de Ciencias Matemáticas, Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Morelia. ebg@matmor.unam.mx

Desde que inició el 2020 hemos aprendido mucho sobre las curvas epidémicas y estamos conscientes de que hoy la curva de crecimiento de contagios de la Covid-19 incluso regula nuestras vidas. Por esta razón, en este blog hemos querido incluir una reflexión sobre estas curvas que son como las que se trabajan en estudios de poblaciones, y a las que estamos ahora muy atentos porque muestran la evolución de un serio problema de salud humana que nos amenaza a todos.

Con las conferencias diarias sobre el desarrollo de la Covid-19 en México, el concepto de curva epidémica es ya del dominio popular. Por otro lado, debido al temor de que una sobreabundancia de casos pueda saturar los recursos públicos de atención médica, ha sido de especial interés el aplanar la curva en casi todo el mundo. Sin embargo, el concepto de “aplanar la curva” no parece que se haya entendido bien. Es posible que una comparación de las curvas de incidencia de casos per capita de distintos países nos ayude a clarificar el significado de “aplanar la curva”.

En la figura 1 aparecen las curvas epidémicas de 15 países, incluyendo a México. Estas curvas se construyeron a partir de los datos de casos diarios reportados ajustando los parámetros (alfa y beta) del modelo SIR (Susceptible, Infectado, Recuperado), en donde beta es la tasa de transmisión y alfa es la tasa de recuperación de la enfermedad.

Figura. 1. Número de casos por país (dividido entre el tamaño de su población y multiplicado por 10,000) por unidad de tiempo (años).

La relación entre los dos parámetros de los distintos países se puede modelar, dando como resultado el que beta se pueda estimar a partir de alfa (figura 2).

Figura. 2. Valor de los dos parámetros (alfa en el eje horizontal y beta en el eje vertical) para 30 países seleccionados. La curva en color rojo modela la interdependencia entre estos dos parámetros, alfa y beta.

Ahora bien, en la figura 3 vemos que conforme alfa se incrementa, la curva tiene menor altura, es decir, se hace más plana. En México se ha venido realizando un gran esfuerzo por aplanar la curva; sin embargo, si bien a primera vista (figura 1) pareciera que sí se logró aplanar la curva en grado satisfactorio, en la figura 2, el par de parámetros para México (punto azul, esquina inferior izquierda) muestra un valor de alfa más bien bajo (7.48).

Figura. 3. Curvas para distintos valores de alfa y el valor estimado para beta según el modelo de la figura 2. Los ejes vertical y horizontal son como en la figura 1.

Un valor de alfa (tasa de recuperación) más grande es deseable para lograr aplanar la curva. De este análisis resulta que los países que mayor éxito han tenido a la fecha en aplanar la curva son China y Cuba. Llama la atención la lenta evolución de la curva en el caso de México. Si esta curva estimada es fiel a la realidad, porque el resultado de la modelación depende en todos los casos de la calidad de los datos, las consecuencias de esta lenta evolución aún nos son desconocidas.

Nota. La selección de los países que se reportan aquí fue hecha en base a la estabilidad en el proceso de estimación de los parámetros a partir de los datos publicados. Sin embargo, para el caso de México, dicha estabilidad todavía no se alcanza por no haberse superado suficientemente aún el pico de la curva, a la fecha de la estimación de la curva (28 de julio de 2020) y según los datos publicados en EU Open Data Portal.

Referencias

EU Open Data Portal. https://data.europa.eu/euodp/en/data/dataset/covid-19-coronavirus-data/resource/55e8f966-d5c8-438e-85bc-c7a5a26f4863.

Reseña del autor

El Dr. Eugenio P. Balanzario es investigador titular en el Centro de
Ciencias Matemáticas de la UNAM, Campus Morelia. El Dr. Balanzario obtuvo su título de licenciatura en Matemáticas Aplicadas y el grado de doctor en matemáticas puras con especialización en teoría analítica de los números. En la actualidad, al Dr. Balanzario le interesan las aplicaciones de la probabilidad y la estadística a problemas de interés social.

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La BioDiversidad y los Ecosistemas son esenciales para la salud humana

por Karina Figueroa11 julio, 202011 octubre, 2020

Por: A. Alonso Aguirre

Environmental Science and Policy, George Mason University, 4400 University Drive MSN: 5F2
Fairfax, VA 22030-4400. https://science.gmu.edu/directory/alonso-aguirre

Hoy, más que nunca, la relevante importancia de la ecología, ante la devastadora pandemia de COVID19 causada por el SARS-Co-V2, no podría ser mayor; cuando ésta se asocia con la deforestación, el tráfico ilegal de fauna silvestre y su consumo y ha cruzado las barreras de las especies, como sucedió con SARS, MERS, Ébola y la gripe aviar. Nuestras vidas han cambiado para siempre, es imperativo que debemos aplicar todo nuestro conocimiento ecológico, biomédico, práctico y tradicional para lidiar también con otras situaciones ambientales, como el cambio climático, la pesca excesiva, la pérdida de hábitats, la alteración del ciclo de nutrientes y la dispersión de especies invasoras. Ustedes son la nueva generación de ecólogos, médicos, veterinarios, científicos, sociólogos, antropólogos e ingenieros que seguirán encontrando soluciones a estos problemas tan complejos, pero firmemente afianzados en los principios fundamentales de la teoría ecológica.

Han pasado 18 años desde la publicación del libro “Medicina de la Conservación: Salud Ecológica en Práctica”; en 2002 nuestro libro presentó la tesis que la salud humana, la salud animal y la salud ecosistémica son inseparables. De hecho ´la salud conecta a todas las especies del planeta.’ Un gran desafío actual del trabajo de los científicos, practicantes y alumnos de diversas disciplinas, es poder considerar nuevas maneras de colaborar y abordar los muchos problemas ecológicos que continuaremos enfrentando. Hemos construido el marco de referencia para explorar las conexiones de la salud humana y animal, marcando las fuentes ambientales de organismos patógenos y contaminantes, comprendiendo sus causas ecológicas; abordando también las consecuencias de las enfermedades hacia las poblaciones y comunidades que forman los ecosistemas. Sabemos que es sumamente necesaria más investigación transdisciplinaria y traslacional para encontrar soluciones reales. Ya con dos décadas del siglo 21 detrás de nosotros, continuamos observando cambios dramáticos en la ecología de la tierra, mismos que se manifiestan con nuevas y potencialmente consecuencias catastróficas en la salud, en la vida del planeta y en el destino de la humanidad.

La disciplina de Ecología de Enfermedades Infecciosas ha sufrido los más grandes cambios desde los inicios de la decada de los 1980s, cuando yo era estudiante en la Universidad Estatal de Colorado. Debido a mi experiencia en veterinaria, me sorprendí de la dinámica del curso de la Ecología de la Fauna Silvestre, que describía lad enfermedades como una parte de los ecosistemas y poblaciones animales. En ese entonces, la Ecología de Enfermedades Infecciosas era una compilación de modelos epidemiológicos que asumían que las enfermedades eran otra parte en el modelo de la capacidad de carga y la mortalidad compensatoria de animales salvajes (Figura 1). El campo ha evolucionado de manera dramática en los últimos 30 años, de hecho, actualmente, todos los ecólogos que conozco quieren trabajar en este campo. Ahora más que nunca necesitamos conectar Ecología y Salud de maneras inimaginables, para conocer el fenómeno de la dinámica que envuelve la ecología de los agentes infecciosos, la patogénesis en el huésped, las interacciones de predadores y presas, y los mecanismos complejos que llevan a la propagación de enfermedades entre especies a través de las barreras de los ecosistemas, para entender el porqué de este “spillover” (la transmisión de agentes infecciosos de poblaciones animales reservorias -comunmente domésticas, a huéspedes nativos de fauna silvestre) caracteriza la aparición de enfermedades emergentes, particularmente afectando a especies en peligro de extinción, a los humanos o animales domésticos. Eventualmente en algunos casos el spillover revertido o “spillback”, patógenos establecidos en fauna que vuelven a infectar huéspedes tanto nativos come animales domésticos y humanos.

Figura. 1. Desde 1991, nuestro grupo de investigación ha estado estudiando la etiología de una enfermedad fatal y desfigurante de tortugas verdes ‘honu’ (Chelonia mydas) en las Islas Hawaianas, llamada fibropapilomatosis, aunque se han identificado tres virus, la etiología primaria se desconoce.

Las causas del deterioro de la salud ecológica son complejas, globales y pobremente comprendidas. Los enfoques tradicionales al desarrollo de la ecología, las estrategias de salud y la protección al ambiente ofrecen soluciones limitadas; la rápida globalización, el consumo de carne de animales silvestres y el tráfico ilegal, han conducido a un interés sin precedentes en el entorno ecológico de las enfermedades infecciosas y su efecto en la dinámica de la complejidad humana, que incluye la migración, la hambruna, los desastres naturales, las guerras y el terrorismo (Figura 2). Ahora más que nunca, es esencial para los ecólogos trabajar muy estrechamente con los oficiales de salud pública, veterinarios, economistas, políticos y el público en general, para que se comprendan las bases transdiciplinarias de la ciencia detrás de las enfermedades infecciosas, las cuales en la mayoría de los casos son zoonóticas con origen en la fauna silvestre.

Figura. 2. Los mercados de animales vivos (‘mojados’) en China y otros países representan la mayor fuente de enfermedades zoonóticas emergentes como COVID19, SARS, MERS, Ébola y la gripe aviar. Exite evidencia que esas enfermedades virales provienen de murciélagos, que se consideran reservorios naturales.

‘Pensar de manera global y actuar de forma local’, es una tendencia en aumento en el mundo moderno, pero lo opuesto, “pensar de forma local y actuar de manera global”, representa la necesidad de la capacidad global en entrenamiento ecológico. Necesitamos redes de investigación y comunidades de práctica capaces de romper las barreras institucionales y construir puentes de colaboración, para que la próxima generación de doctores planetarios y guardianes ecológicos serán críticos y esenciales para darle la vuelta a las tendencias actuales. Siendo coherentes con esta filosofía, necesitamos luchar para asegurar la duración del impacto de la conservación local, con soluciones globales a la salud, con cada proyecto, entrenando a cada comunidad, a los líderes, voluntarios, niños de primaria y alumnos universitarios.

Creo que tenemos la “caja de herramientas” para comprender las causas subyacentes que han llevado a estos cambios ecológicos a enfocarse en una solución orientada, dando enfoques integradores, como las colaboraciones transdisciplinarias, el pensamiento sistémico y el manejo adaptativo (Figura 3). Es extremadamente antropocéntrico convencernos que la justificación para proteger la biodiversidad es la salud humana, ahora es tiempo de construir la pieza faltante: ‘como la biodiversidad y los servicios ecosistémicos dependen de nosotros’, es tiempo de cambiar nuestro modo de ver al medio ambiente; COVID19 está dando a la humanidad, una pausa para pensar en nuevas y creativas formas de controlar nuestro mundo de manera sabia y sustentable, para beneficio, bienestar y salud de todas las especies del planeta.

Figura. 3. a) La transdisciplinaridad puede visualizarse como un proceso que encapsula tres actividades de reforzamiento y superposición mutua: orientación del problema, integración y adaptación. b) Este proceso puede ser separado en una secuencia de acciones específicas que representan un protocolo a seguir en sequencia: Transdisciplinaridad, Pensamiento Sistémico y Manejo Adaptativo (Wilcox, Aguirre et al. 2019).

Referencias

Wilcox B.A., A.A. Aguirre, N. De Padua, B. Siriaroonrat, and P. Echaubard, 2019. Operationalizing One Heath employing social-ecological systems theory: lessons from the Greater Mekong Subregion. Frontiers in Public Health doi: 10.3389/fpubh.2019.00085

Reseña del autor

Durante los últimos 30 años el Dr. Aguirre ha trabajado en 23 países, concentrándose en la conservación de las especies y los ecosistemas en peligro de extinción. El fundó la disciplina emergente de la Medicina de la Conservación, la revista técnica EcoHealth y la Asociación Internacional de Ecología y Salud. Sus investigaciones han sido un instrumento sobresaliente para conocer el impacto de las enfermedades emergentes en la vida silvestre marina. Con subsidios de la NSF, USAID, USDA, NOAA, otras agencias federales y organizaciones y fundaciones benéficas, ha publicado 5 libros y más de 160 artículos referenciados con otros expertos. En los Estados Unidos de América, el Dr. Aguirre es miembro de la Academia Nacional de la Cienciasy actualmente se le nombró en el panel de expertos de la Plataforma Intergubernamental de la Biodiversidad y Servicios Ecosistémicos (IPBES). Además, ha asesorado a los gobiernos de diferentes países de América Latina, del Sudeste Asiático y Europa Occidental, así como al congreso de México y de los Estados Unidos, acerca de la biodiversidad y temas de salud. Su trabajo ha sido de interés para los medios informativos, instituciones académicas e instancias gubernamentales, que le han otorgado numerosos reconocimientos alrededor del mundo.