Parásitos y evolución - Universidad de los Andes

Parásitos y evolución
Felipe Guhl / Mario Iván Ortíz Yanine / Álvaro Moncayo / Carlos Patiño
La vida sobre la tierra fue únicamente
posible como consecuencia del parasitismo molecular. El parasitismo es
inherente a la vida y se desarrolló como
una estrategia de multiplicación y diversificación molecular y celular, para
permitir su replicación y perpetuación.
Aún antes de la aparición de las primeras células, ya existía una relación
parasítica entre moléculas. Las evidencias de parásitos moleculares están presentes en todos los seres
vivos. En los seres humanos encontramos retrotransposones y priones;
los últimos son los responsables del
«mal de las vacas locas». También
se encuentran moléculas satélites en
los virus, transposones en bacterias
y genes saltarines en plantas. Se podría decir que estas moléculas son
parásitos del mismo ADN (Véase la
figura 1). Además, estas moléculas
pueden ser parasitadas por otras. Por
ejemplo, unas secuencias del ADN,
denominadas Alu, utilizan la transcriptasa reversa de los retrotransposones para su supervivencia; en otras
palabras, son parásitos de parásitos.
La foto muestra un cuerpo humano momificado
espontáneamente, perteneciente a la cultura
chinchorro. Foto: Felipe Guhl
42
H I P ÓT E S I S / A P U N T E S C I E N T Í F I C O S U N I A N D I N O S
43
Todas las
asociaciones
interespecíficas
como
comensalismo,
mutualismo y
simbiosis, son
distintas
manifestaciones de
un mismo
fenómeno: el
parasitismo.
En la evolución de la vida a nivel molecular, las asociaciones –o reacciones– entre moléculas orgánicas
permitieron el establecimiento de mecanismos que aseguraron una más
eficiente transferencia de información
entre ellas. Esto condujo al aparecimiento de un lenguaje genético molecular basado en las relaciones entre
el ADN, el ARN y las proteínas, lo que
finalmente llevó al establecimiento de
la vida. Estas relaciones moleculares en
los comienzos de la evolución de la vida
pueden ser interpretadas adecuadamente como relaciones de parasitismo.
Las células eucariotas, aquellas que
cuentan con un núcleo y una estructura de organelos, constituyen un buen
ejemplo del resultado del parasitismo
intercelular en la evolución de las primeras células. De acuerdo con la hipótesis endosimbiótica, que tiene ya
mucha aceptación, las primeras células eucariotas surgieron de simbiosis
entre células, entre las cuales unas terminaron transformadas en los organelos de las otras. (Véase la figura 2).
Debido a esta nueva visión sobre el
parasitismo, se puede y se ha definido al parásito como cualquier forma
de vida o cualquier molécula orgánica capaz de multiplicarse, que encuentre su nicho ecológico en otra
44
H I P ÓT E S I S / A P U N T E S C I E N T Í F I C O S U N I A N D I N O S
Figura 1.
Los transposones son elementos cortos de ADN móvil, presentes en
células procariotas y eucariotas, que se insertan por acción enzimática
en el ADN huésped. (Imagen simulada de transposones en acción).
http://beckmancenter.ahc.umn.edu/Images/transposon.gif
Membrana de una
célula más grande
Las dobles membranas pueden haberse
originado cuando una célula englobó a otra
Doble
membrana
Membrana de la
célula pequeña
Figura 2.
Representación esquemática de parasitismo intracelular que dio origen a ciertos organelos en células
eucariotas, como cloroplastos y mitocondrias.
(Tomado de VIDA Purves et al. Sexta edición Ed. Med. Panamericana Pág. 70)
forma viva [1]. De esta manera, el feto
puede entenderse como parásito de la
madre; en este caso sería intra-específico. Además, todas las asociaciones
inter-específicas caben dentro de la definición, como el comensalismo, en el
cual un organismo se beneficia de otro
sin perjudicarlo ni ayudarlo; el mutualismo, en que ambos se benefician; y la
simbiosis, en la cual la relación es más
íntima. Se estima que en la naturaleza
existe un número de especies parásitas diez veces superior al número de
especies de vida libre.
El establecimiento, la dispersión y evolución de los organismos parásitos, fue
un proceso evolutivo continuo, que
divergió probablemente cuando las
masas continentales actuales se separaron del supercontinente Pangea hace
cien millones de años. Al igual que todas las especies animales, los parásitos compartieron los hábitats en
continentes separados, o se convirtieron en especies endémicas ocupando nichos específicos y guardando
ciclos de huésped-parásito bastante
definidos. Muchas de estas entidades parasitarias lograron eficientes
métodos de dispersión, como por
ejemplo, a través de insectos vectores y de varios tipos de instrumen-
tos mecánicos –agua, aire, y transporte pasivo en general– convirtiendo a muchas de las especies animales
y vegetales en sus reservorios.
Estos ciclos de transmisión, tomaron
miles de años para establecerse y en
la gran mayoría de ellos se logró un
equilibrio huésped-parásito, el cual se
vio alterado por acción de los primeros humanos, que intervinieron el
medio ambiente circundante para
construir viviendas, cazar y obtener
recursos energéticos para su subsistencia. Debido a estas alteraciones en
el ambiente, este equilibrio fue roto,
y las primeras enfermedades en humanos hicieron su aparición.
> Paleoparasitología
Estos descubrimientos son los resultados de una nueva ciencia llamada paleoparasitología que se dedica a
reconstruir la historia del parasitismo
en todas las especies. Combina los conocimientos de la biología con los de la
historia, la antropología, la medicina, la
paleontología, la epidemiología, la palinología, la geografía y la genética en
un ejemplo de diálogo ágil entre diversas disciplinas. La aplicación de técnicas de microscopía, inmunología y
biología molecular ha permitido a los
investigadores determinar cuáles de estas moléculas o microorganismos afectaron a nuestros antepasados, cuál era
su distribución y cuál su relación con
los parásitos actuales, así como el posible origen y evolución de los parásitos y las parasitosis contemporáneas.
La paleoparasitología humana se enfoca en el hallazgo y la identificación de
los parásitos presentes en restos humanos, incluyendo sus coprolitos –heces fosilizadas–, brindando datos sobre
la manera como evolucionan los parásitos y sobre el origen y las migraciones del hombre primitivo. Desde hace
algunas décadas se vienen llevando a
cabo investigaciones sobre este tema,
La ciencia
llamada
paleoparasitología
se dedica a
raeconstruir la
historia del
parasitismo en
todas las
especies.
45
generando resultados que empiezan a dar una visión más
clara acerca de las parasitosis, del hábitat y del modus
vivendi de nuestros antepasados. El estudio se enriquece
con datos de la etnografía y la epizootiología, además de los
obtenidos en el ADN fósil de los coprolitos y las momias.
Cuando pensamos en momias, lo primero que imaginamos es una momia egipcia llena de polvo, encerrada en
un oscuro cuarto. Muy pocas veces asociamos esta palabra con nuestra propia realidad y con nuestra cultura. Al
igual que en Egipto, en nuestro país y en nuestro continente también se practicó la momificación. Más aún, las
momias más antiguas del mundo se encuentran en Sur
América; pertenecen a la cultura chinchorro que existió
hace alrededor de nueve mil años en las costas de lo que
hoy es Chile. (Véase la figura 3). El estudio sobre estas
momias y otras alrededor del mundo, así como de coprolitos, ha permitido a los investigadores de diferentes ramas, dar respuesta a algunas preguntas referentes a la
forma de vida, costumbres y las posibles causas de muerte
de estos seres humanos ancestrales. Estas causas son
muy variables e incluyen traumas, enfermedades hereditarias, condiciones ambientales y enfermedades infecciosas.
> América, ¿un continente libre de parásitos?
Al igual que nosotros, nuestros antepasados fueron parasitados por moléculas y organismos, algunos de los
cuales causaron enfermedades infecciosas, que aún hoy
día nos afectan. Al principio se creyó que América era un
territorio libre de parásitos y que las lombrices que bloquearon intestinos, o los protozoos que destruyeron células, habían llegado al Nuevo Mundo con los colonizadores
europeos durante la época de la Conquista. Sin embargo, Karl Reinhard y otros investigadores, demostraron
que varios parásitos autóctonos de América, les dieron
la bienvenida a los nuevos pobladores cuando llegaron
al Nuevo Mundo, causándoles enfermedades debilitantes y mortales.
Figura 4.
Mapa de las diferentes rutas de migración humana. Copyright 1996
George Philip Limited en Atlas of Exploration (London: Octopus
Publishing Group, 1996)
46
H I P ÓT E S I S / A P U N T E S C I E N T Í F I C O S U N I A N D I N O S
Figura 3.
La foto muestra un cuerpo humano
momificado espontáneamente,
perteneciente a la cultura
chinchorro. Foto: Felipe Guhi
El examen de diversos restos humanos, entre los que se
encuentran cazadores de focas de Alaska, prehistóricos
pintores de cuevas en Norte América y agricultores incas en el Perú, ha llevado al hallazgo de una serie de
parásitos propios de América [2]. Estos tienen varios orígenes, como se explica a continuación. (Véase la figura 4).
Algunos vinieron desde el Viejo Mundo a través del estrecho de Bering, durante el Pleistoceno, mucho antes
de la llegada de los europeos a América, soportando el
frío que enfrentaron los primeros inmigrantes humanos.
Entre ellos se encuentran los pequeños gusanos del
género Trichinella que invadieron los músculos y hasta
el corazón de los americanos primitivos, y las lombrices de cabeza espinosa pertenecientes al grupo de los
acantocéfalos, que perforaron las paredes intestinales
de los antiguos habitantes de la Gran Cuenca de Estados Unidos [2]. En la región Andina, protozoos pertenecientes al género Leishmania ulceraron gargantas y
bocas, y otros, pertenecientes al género Trypanosoma
causaron daños cardíacos y provocaron deformaciones
en el tracto digestivo de sus víctimas y muertes súbitas
por falla cardíaca.
Varios parásitos han acompañado al hombre desde sus
orígenes en África y pueden considerarse como marcadores homínidos. Entre ellos se encuentran los nematodos
Algunos parásitos
han acompañado
al hombre desde
sus orígenes en
África y pueden
considerarse como
marcadores
homínidos.
del género Enterobius que, aunque no
causan infecciones mortales, producen severas molestias a sus huéspedes aún hoy. Estos parásitos se han
encontrado en restos de al menos diez
mil años de antigüedad y son mencionados en el Codex florentino, escrito por médicos aztecas y recopilado
en 1550 [3].
Las costumbres alimentarias de
nuestros antepasados también les
causaron graves problemas de salud:
el hábito de comer carne y la falta de
combustible para cocinarla en el Ártico, permitieron que los primeros
americanos se infectaran con gusanos del género Trichinella [3], que en
gran número pueden causar la muerte produciendo terribles dolores
musculares, además de inflamaciones alrededor de los ojos y hemorragias debajo de las uñas. La carne
de oso polar cruda, consumida por
estos hombres, puede contener los
quistes de una especie de Trichinella
llamada T. nativa que infecta al oso
polar debido a su hábito de comer
huevos de aves. Estas aves, a su vez,
comen roedores infectados con el
parásito y debido a su rápido metabolismo, al defecar, expulsan, sin
digerir, pedazos de la carne del roedor en los que se encuentran los
quistes del parásito. Estas aves
usualmente defecan encima de sus
huevos, por lo que el oso se infecta
al ingerir los huevos y transmite el
parásito posteriormente al hombre.
> Hombres, perros y parásitos
Las relaciones sociales del hombre
entre sí y con animales, muy posiblemente llevaron al establecimiento
de parásitos y de las enfermedades
que algunos de estos ocasionan en
el hombre. Tal es el caso de la tricocefalosis que muy posiblemente pudo
evolucionar a partir de parásitos existentes en el perro que poco a poco
fueron adaptándose al hombre, hasta llegar a desarrollar una parasitosis que aunque no es mortal puede
ser bastante grave en niños. Muy seguramente este parásito debido a sus
resistentes huevos y a su longevidad
(5-10 años) acompañó al hombre y a
sus perros en sus viajes a través de
Bering. Huevos de este parásito han
sido encontrados en restos precolombinos de Perú, Chile y Brasil [3].
Hasta la moda o el estilo del peinado
que utilizaban nuestros antepasados
pudo influir en las parasitosis que los
afectaban; por ejemplo los miembros
de la cultura chiribaya en Perú, sufrieron de infestaciones por piojos
–Pediculus humanus– muy probablemente debido al estilo de su peinado el cual era alto y recogido en
la mayoría de los casos [4].
Otras evidencias de la existencia de
parasitosis en la América prehispáFigura 5.
Dibujos originales de herbalistas aztecas que
muestran dos plantas utilizadas como
antihelmínticos y aún no identificadas. Códice San
Martín de la Cruz, Tlatelolco D.F. 1552. Instituto
Nacional de Antropología e Historia, Los códices de
México (México: Museo Nacional de Antropología,
1979). Página 119
47
nica, provienen de la paleofarmacología que ha llevado a establecer posibles tratamientos utilizados por
nuestros antepasados para tratar las
parasitosis. Por parte de los aztecas,
se ha establecido el uso de plantas
–para el tratamiento de helmintosis
intestinales–, que se cocinaban para
producir “medicina que mata gusanos”, según las palabras de los herbalistas aztecas [3]. Algunas de estas
plantas no se han podido identificar
completamente, otras son conocidas
en la actualidad por tener propiedades antihelmínticas, como el caso de
Echinopodium sp. (Véase figura 5).
> Nuevas teorías
La búsqueda de respuestas sobre la
presencia de ciertos parásitos en el
Nuevo Mundo ha llevado a la formulación de nuevas teorías sobre el poblamiento de América. Este es el caso
de las uncinarias, que afectaron a seres humanos antes del contacto con
los conquistadores.
La presencia de estos parásitos en
muestras prehispánicas ha generado
una gran controversia. Al ser parásitos tropicales, muy seguramente no
habrían podido realizar la travesía a
través del Ártico debido a las bajas
temperaturas. Para responder a esta
incógnita, se ha propuesto que la presencia de estos parásitos es una evidencia del contacto transpacífico
entre América y culturas asiáticas. Sin
embargo, últimamente se ha dado
otra explicación con el fenómeno biológico conocido como “hipobiosis”.
Este consiste en que los organismos
pasan largos períodos de tiempo en
un estado “durmiente” o latente durante el cual detienen su desarrollo
hasta que las condiciones vuelvan a
ser óptimas. El fenómeno ha sido observado en uncinarias y muy posiblemente les permitió sobrevivir a la
migración trans-Beringia [1].
América antes de la llegada del hombre en el Pleistoceno, se adaptaron a
la presencia de los nuevos primates
extremadamente curiosos y entrometidos, llegando a establecer relaciones parasíticas con ellos. Es el caso
de unos gusanos aplanados pertenecientes al género Diphyllobothrium
que pueden llegar a medir hasta cinco metros de longitud y que se alojan
en el intestino delgado de sus huéspedes. (Véase figura 6). Estos parásitos existían en América mucho antes
de la llegada del hombre y se encontraban en animales como peces y,
como huésped final, en el león marino, Otaria byronia. Debido al consumo de pescado crudo por parte de los
hombres recién llegados, éstos se
convirtieron en huéspedes finales alternativos. sufriendo una enfermedad
a veces bastante grave y debilitante
que incluye anemia perniciosa.
Esta relación parásito-animal-hombre,
ha permitido desarrollar nuevas ideas
acerca de la evolución de los parásitos. Anteriormente, se creía que los
parásitos se iban especializando poco
a poco a un solo huésped. Ahora se
propone que los parásitos utilizan más
bien una estrategia especialistageneralista [2], mediante la cual el parásito se especializa en un huésped
particular, pero saca también ventaja de
la mutua variedad morfológica y fisiológica, para poder adaptarse a una
gama más amplia de huéspedes. Es el
caso del Diphyllobothrium pacificum,
que se adaptó al hombre cuando éste
llegó a América sin dejar a su huésped
original. Luego, cuando el hombre empezó a cocinar la carne de pescado, el
parásito pudo subsistir en su huésped
original hasta nuestros días. Ahora, debido a la costumbre, otra vez en auge,
de comer pescado crudo, han vuelto a
presentarse casos en humanos.
Por otra parte, varios parásitos de animales que ya estaban presentes en
48
H I P ÓT E S I S / A P U N T E S C I E N T Í F I C O S U N I A N D I N O S
> El ADN y la paleoparasitología
En los últimos años, los métodos
usados en biología molecular se están aplicando con éxito en la paleoparasitología. Se ha logrado analizar
ADN de momias y de coprolitos, amplificándolo por medio de la técnica
de Reacción en Cadena de la Polimerasa, RCP1, permitiendo la identificación precisa de parásitos en muestras
antiguas [4]. Este ADN ancestral,
aADN permite la caracterización molecular de parásitos que infectaron a
los antiguos pobladores [4], generando la posibilidad de establecer relaciones filogenéticas entre las
diferentes especies de parásitos que
existen en la actualidad, y de formular hipótesis sobre sus posibles orígenes. La disponibilidad de aADN y
de las técnicas de biología molecular
permiten un estudio más exacto y riguroso de las muestras, pues los procedimientos antes utilizados, como
microscopía de luz y electrónica, dejan dudas sobre los resultados obtenidos y no permiten una total
identificación de las muestras [3].
Con estas técnicas, Guhl et al han obtenido resultados importantes en la
paleoparasitología de la enfermedad de
Chagas, logrando reacciones positivas
de RCP para Trypanosoma cruzi en tejidos de cuatro mil años de antigüedad
pertenecientes a momias de la cultura
chinchorro, confirmando la antigüedad
de esta enfermedad [5]. Una publicación reciente de un trabajo interdisciplinario, ha demostrado la presencia de
T. cruzi en cuerpos de momias chilenas aún más antiguas, que datan de
nueve mil años de antigüedad [6].
1
Véase «Detectives del Chagas» por Carlos Jaramillo
y Adriana Díaz, Hipótesis 1 (mayo 2003): 42-49
Figura 6.
Imagen de Diphyllobotrium. Muy angosto y
aplanado, puede medir hasta cinco metros de largo.
http://cal.vet.upenn.edu/paralab/labs/lab7.htm
> Referencias
[1]
Hawdon J y Johnston S. “Hookworm in the
Americas: An alternative to transpacific
contact”. Proceedings of the II World Congress
on Mummy Studies (Cárdenas-Arroyo, Rodrí
guez-Martin C.). (February 1995):207-211.
[2]
Pringle H. “La enfermedad de las momias” ,
Discover en Español, (enero 1999): 23-29.
[3]
Kliks M. “Helminths as Heirlooms and
Souvenirs: A Review of New World
Paleoparasitology”. Parasitology Today, 6(4):
93-100 (1990).
[4]
Araujo A, Janse A, Bouchet F, Reinhard K y
Ferreira L. “Parasitism, the Diversity of Life, and
Paleoparasitology”. Mem Inst Oswaldo Cruz, 9
(Suppl. I): 5-11 (2003).
[5]
Guhl F, Jaramillo C, Yockteng R, Vallejo GA,
Arroyo FC. “Trypanosoma cruzi DNA in human
mummies”. The Lancet, 349: 1379 (1997).
[6]
Aufderheide A, Salo W, Madden M, Streitz J,
Buikstra J, Guhl F, Arriaza B, Renier C, Lorentz
W, Fornacieri G and Allison M. “A 9000-year
record of Chagas disease”. Proceedings of the
National Academy of Sciences. 101 (7) : 20342039 (February 2004).
> Reseña de los autores
Felipe Guhl
Egresado de la Universidad de los Andes de los
programas Biología (1972), Microbiología (1974) y
Magíster en Microbiología/Parasitología (1974).
Es profesor titular del Departamento de Ciencias
Biológicas desde 1976. Director del Centro de
Investigaciones en Microbiología y Parasitología
Tropical-CIMPAT desde 1977. Manager Task Force on
Operacional Research on Chagas Disease. World
Health Organization. Julio 2001- enero 2002. Director
del Departamento de Ciencias Biológicas 1982-1994.
Vicedecano de la Facultad de Artes y Ciencias de 1981
a 1982. Miembro del Scientific and Technical Advisory
Panel for Parasitic Diseases, World Health
Organization, Geneva. 2002-2005. Académico
asociado de la Academia Nacional de Medicina.
Coordinador científico del proyecto Latinoamericano
“Chagas Disease Intervention Activities CDIA-EC.
<[email protected]>
Álvaro Moncayo Medina
Es médico egresado de la Pontificia Universidad
Javeriana y especialista en Salud Pública de la
Universidad de Antioquia. Epidemiólogo del Center for
Disease Control, Estados Unidos. Ex funcionario de la
Organización Mundial de la Salud, jefe de la División
de Control e Investigación de la enfermedad de
Chagas, Ginebra, Suiza de 1979 a 2001. Se vinculó al
Centro de Investigaciones en Microbiología y
Parasitología Tropical, CIMPAT, desde 2001 como
Investigador asociado. Elegido Miembro de Número de
la Academia Nacional de Medicina. 2003. Nombrado
Coordinador para América Latina de la Red Latinoamericana de Control de Vectores RELCOV. 2003.
<[email protected]>
Mario Ortíz Yanine
Biólogo egresado de la Universidad de La Habana.
Realizó el curso “Inmunología de Enfermedades
Infecciosas” en la Escuela de Salud Pública de
Harvard, Escuela de Medicina de Harvard, OMS/TDR,
Instituto de Medicina Tropical “Pedro Kouri” 2001.
Estudiant-e de Maestría en Parasitología, vinculado al
Centro de Investigaciones en Microbiología y
Parasitología Tropical, CIMPAT. Asistente graduado,
Departamento de Ciencias Biológicas.
<[email protected]>
Carlos Aurel Patiño-Echeverri
Biólogo de la Pontificia Universidad Javeriana, 1998.
Master en Enfermedades Parasitarias Tropicales.
Universidad de Valencia, España, 2002. Candidato a
Magíster en Microbiología y Parasitología Tropical,
vinculado al Centro de Investigaciones en Microbiología y Parasitología Tropical, CIMPAT. Asistente
graduado Departamento de Ciencias Biológicas.
<[email protected]>
> Glosario
> Etnografía: Rama de las ciencias cuyo objetivo es el
estudio descriptivo de las etnias o grupos humanos, actuales o desaparecidos.
> Epizootiología: Rama de las ciencias que se encarga de
estudiar el mantenimiento y transmisión de las enfermedades
que afectan a los animales.
> Enfermedad de Chagas: Enfermedad parasitaria propia de
América, producida por el microorganismo Trypanosoma
cruzi que afecta principalmente el corazón y tracto digestivo,
transmitida por insectos triatominos hematófagos.
>Leishmaniasis: Grupo de enfermedades parasitarias, causadas por protozoos del género Leishmania, con diferentes
manifestaciones clínicas que van desde úlceras en la piel y
mucosas hasta daños de tipo visceral. Transmitidas por la
picadura de insectos hematófagos -flebótomos-.
> Difilobotriasis: Enfermedad producida por el céstodo
Diphyllobothrium pacificum y varias especies más descritas
en Japón y otros países orientales, donde la costumbre de
comer pescado crudo es muy difundida. El parásito utiliza
parte de la vitamina B12 del huésped causando anemia.
> Triquinelosis: Enfermedad causada por el nematodo
Trichinella spiralis y otras especies que produce complicaciones graves a nivel de músculos afectados, pudiendo causar conjuntivitis y dolor en los músculos estriados. Esta
enfermedad se transmite principalmente por el consumo
de carne de cerdo cruda o mal cocida.
> Tricocefalosis: Enfermedad producida por el nematodo
Trichuris trichiura y que se transmite por la ingestión de
huevos del parásito, causando severos problemas intestinales y digestivos.
49