La respuesta a esta pregunta es realmente sorprendente: ¡Porque vuelan!

Sorprendente, ¿no?

Los que os conforméis con esta respuesta, que es absolutamente cierta, no hace falta que continuéis leyendo. Pero si no os conformáis con ella, si queréis saber qué tiene que ver la capacidad de volar con la protección ante los coronavirus, aquí os lo cuento.

Vayamos por partes.

Los murciélagos son los únicos mamíferos capaces de volar realmente, no de planear ayudados por extensiones de la piel como hacen algunas ardillas voladoras, sino de volar con vuelo batido, es decir, moviendo esas patas anteriores transformadas en alas por las que les hemos dado, como vimos en otra de las entradas anteriores del blog (https://scienceintoimages.blogspot.com/2020/03/no-seamos-jokers-dejemoslos-en-paz.html), el nombre científico de “quirópteros”.

El aire es muy poco denso, y mantenerse flotando en él mediante el movimiento de las alas supone un tremendo esfuerzo que requiere toda una serie de adaptaciones tanto anatómicas como morfológicas y fisiológicas.
Las adaptaciones morfológicas y anatómicas de los murciélagos para el vuelo son bien conocidas y evidentes, pero no sucede lo mismo con las adaptaciones fisiológicas, esas no se ven a simple vista. Sin embargo, es en esas adaptaciones donde radica su secreto.

Volar es muy “costoso” energéticamente.

El vuelo está considerado como una actividad muy costosa desde el punto de vista metabólico, es decir, una actividad que obliga a las células del animal a realizar un gran esfuerzo y, en consecuencia, a utilizar una enorme cantidad de energía.

Pipistrellus sp. (Barracuda 1983)

El corazón de un murciélago antes de iniciar el vuelo late aproximadamente con una frecuencia de 6 latidos por segundo (variable entre las diferentes especies). Eso supone 360 latidos por minuto. Sin embargo, durante los primeros dos minutos de vuelo esa frecuencia se eleva hasta los 13 latidos por segundo (780 latidos por minuto) y sigue creciendo cuando el murciélago comienza el vuelo de caza. Y algo parecido sucede con la respiración, que pasa de 3 inspiraciones por segundo en reposo antes del vuelo (180 inspiraciones por minuto) a 9,6 inspiraciones por segundo en pleno vuelo (576 inspiraciones por minuto). A diferencia de lo que sucede con el latido cardiaco, la frecuencia de la respiración se mantiene más o menos constante durante todo el tiempo de vuelo.

En conjunto, teniendo en cuenta todas las variables (frecuencia cardiaca, frecuencia respiratoria, consumo de oxígeno, etc.) un murciélago en vuelo puede multiplicar por 34 su tasa metabólica, es decir, exige a sus células (principalmente a las musculares encargadas del movimiento de las alas) un trabajo 34 veces superior al que desarrollan cuando el animal está en reposo, colgado tranquilamente del techo de su cueva.

Para hacernos una idea de lo que eso supone, pensemos que la tasa metabólica de un roedor, por ejemplo un ratón del mismo peso y tamaño que el murciélago, se multiplica “solo” unas 7 veces al pasar de estar en reposo a estar corriendo. ¡El murciélago 34!

Ese incremento de la tasa metabólica significa, a grandes rasgos, que las células del murciélago consumen 34 veces más energía cuando está en vuelo que cuando está en reposo, y que, evidentemente, los mecanismos celulares que ponen a disposición de las células esa enorme cantidad de energía tienen que estar funcionando “a tope”.
Generar la energía necesaria…

Para generar la energía que el murciélago necesita para volar, sus células (como las células de todos los animales) llevan a cabo una serie de reacciones químicas (10) que, en conjunto, reciben el nombre de glucolisis. Básicamente, estas 10 reacciones en cadena rompen una molécula de glucosa (el azúcar que constituye la principal fuente de la que las células obtienen energía)y la convierten en dióxido de carbono y agua. Además, durante ese proceso se produce energía.

Generalmente a los científicos les gustan las ecuaciones, de manera que podemos escribir este proceso mediante esta ecuación que, en conjunto, resume las diez reacciones químicas de las que hemos hablado:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6H₂O + 6CO₂ + 38ATP

Traducida al lenguaje “normal”, esa ecuación significa que nuestras células, en condiciones óptimas, durante la glucolisis transforman cada molécula de glucosa (C6H12O6) en seis moléculas de agua (6H2O) y seis moléculas de dióxido de carbono (6CO2). Y que la energía que se libera al “romper” la glucosa se almacena en 38 moléculas de un compuesto especialmente importante llamado Trifosfato de Adenosina (ATP por las siglas inglesas de Adenosin-Tri-Phosphate) que podríamos considerar como la “moneda energética de la célula”, la sustancia utilizada para el intercambio de energía entre las diferentes reacciones que llevan a cabo las células. Este almacenamiento de energía en forma de ATP se lleva a cabo mediante un proceso que recibe el nombre de fosforilación oxidativa en unos orgánulos que se encuentran en el interior de las células (las mitocondrias) y que son los responsables de la respiración celular.

En conjunto, se calcula que cerca del 90% de toda la energía utilizada por las células proviene de ese proceso al que llamamos fosforilación oxidativa, por lo que es evidente que resulta de vital importancia en el metabolismo de cualquier animal.

Sin embargo, como resultado de este proceso, también se generan algunos compuestos que resultan peligrosos para las células. Entre esos compuestos, y de manera muy destacada, aparecen los que se conocen como “especies reactivas de oxígeno” (ROS por las siglas inglesas de Reactive Oxygen Species).

Aunque así, a primera vista, ese nombre nos suene como algo raro, seguro que hemos oído hablar de ellos en numerosas ocasiones, incluso en los anuncios de cosméticos y de alimentación que invaden los canales de televisión, ya que algunos de ellos son lo que conocemos como “radicales libres”. También hemos oído hablar muchas veces de alimentos “antioxidantes” y de cosméticos “antienvejecimiento”, y todos ellos se basan en la lucha contra estos ROS liberados durante el proceso de fosforilación oxidativa que tiene lugar en nuestras células (y también en las de los murciélagos, claro).

…también genera problemas.

No es difícil pensar que si el proceso de fosforilación oxidativa produce elementos potencialmente “dañinos” para las células, cuanta mayor intensidad tenga este proceso, es decir, cuanta más energía se utilice, más cantidad de esos elementos dañinos se producirán y, en consecuencia, mayor será la probabilidad de que las células sufran algún tipo de daño.

Uno de los efectos negativos que provocan estos ROS en las células es que provocan daños en el DNA (por las siglas en inglés de Desoxiribonucleic Acid) y que propician la salida de DNA desde el núcleo al citosol, es decir, provocan que trozos de DNA queden “nadando” en el citosol, que es el líquido que rellena las células y en el que se encuentran todos los orgánulos celulares. Estos fragmentos de DNA que salen al citoplasma se llaman DNA citosólico, y su presencia, que siempre es indicador de algún problema, origina una potente respuesta inmunitaria por parte de la propia célula que se conoce como respuesta inmune innata y que puede provocar problemas de autoinmunidad, es decir, daños en las células y tejidos del propio organismo.

La lucha de las células contra un agente infeccioso (un virus o una bacteria) provoca un incremento de la tasa metabólica que, como hemos comentado anteriormente, incrementa a su vez la producción de ROS derivada de los procesos de fosforilación oxidativa que tienen lugar en las mitocondrias. Y no solo aumenta la cantidad de ROS derivados del trabajo de las mitocondrias de la célula infectada, sino también la de los ROS producidos por algunos tipos de glóbulos blancos de la sangre, que producen estas sustancias para “matar” al patógeno y para incrementar la activación de los linfocitos T, uno de los elementos más importantes del sistema inmunitario.

Vemos, así, que la presencia de estos ROS puede tener una triple vertiente: a) desencadenan los mecanismos de la respuesta inmune innata celular, b) pueden actuar como “señales” para el desencadenamiento de la respuesta inmune adquirida, y c) pueden provocar daños en las células y los tejidos del animal infectado.

Por lo que hemos visto hasta ahora parece que eso de volar, lo único que acarrea a los pobres murciélagos son problemas: eleva su tasa metabólica, incrementa la producción de ROS, aumenta la probabilidad de sufrir daños celulares… Vamos, que a primera vista parece que eso de volar es una mala idea.

Sin embargo, como también sabemos, los murciélagos llevan alrededor de 52 millones de años volando y haciendo frente a todos esos problemas. Además han sido capaces de alcanzar un enorme éxito evolutivo (es el segundo grupo de mamíferos más abundante en especies por detrás de los roedores) y colonizador (habitan en la práctica totalidad de los continentes excepto en la Antártida).

Así que los murciélagos, además de tener una sorprendente carga de virus en su organismo y de sufrir el estrés metabólico que supone el extraordinario consumo de energía necesario para el vuelo, son capaces de regular su respuesta autoinmune evitando su sobreactivación y la inflamación derivada de ella. Parece lógico que tengan un sistema especial para ello ¿no?

Pues sí. Los murciélagos tienen un sistema para sobrellevar todo eso. O, mejor dicho, a los murciélagos “les falta” un sistema.

El sistema que “falta”.

Y el sistema que tienen todos los mamíferos y que les falta a los murciélagos ¡y solo a los murciélagos! es un conjunto de genes conocidos como genes PYHIN, que en nosotros, los humanos, se encuentran localizados en el cromosoma 1.

El nombre de PYHIN hace referencia a que las proteínas codificadas por esos genes poseen un dominio PYRIN o PYD (por las siglas en inglés de Pyrin Domain) y un dominio HIN (por las siglas en inglés de hematopoietic expression, interferon-inducible nature y nuclear localization).

Sin profundizar más en la base genética podemos concluir que, básicamente, se trata de un conjunto de proteínas relacionadas con la activación del interferón (una proteína que activa el sistema inmunitario).

Estas proteínas son sensores de DNA intracelular y son las responsables de activar lo que se conoce como inflamasoma (un complejo formado por varias proteínas y que es responsable de la activación de la respuesta inflamatoria), así como las vías de respuesta basadas en el interferón, que son los mecanismos principales utilizados por nuestro organismo para desencadenar la respuesta inmunitaria.

Las proteínas codificadas por los genes de la familia PYHIN activan otro conjunto de genes que se conocen con el nombre de “genes estimuladores del interferón” o STING (por sus siglas inglesas Stimulator Interferon Genes), que en nosotros, las personas, están localizados en el cromosoma 5.

Nosotros tenemos 23 pares de cromosomas, y en ellos están localizados todos nuestros genes, sin embargo, el enorme y diverso grupo de los murciélagos engloba especies con un número de pares de cromosomas muy variable, desde 14 pares hasta 62 pares. Eso hace que no se pueda determinar una localización concreta de este grupo de genes (STING) para todos los murciélagos, sino que varíe en función de la especie.

De cualquier manera, estén localizados en el cromosoma que sea, la función de este grupo de genes es siempre la misma, desencadenar la respuesta inmunitaria mediante la activación del interferón.

Pero hemos visto que los genes STING son activados (entre otros factores) por las proteínas codificadas por otro grupo de genes, los genes de la familia PYHIN, de manera que si estos últimos no existen, la activación de los STING será mucho más débil.

¡Y ese es el secreto de los murciélagos!

No tienen genes PYHIN y, en consecuencia, la activación de los genes STING es mucho menor.

De esa manera, la posibilidad de que esa activación de los genes estimuladores del interferón acabe produciendo una respuesta inmunitaria demasiado potente, que pudiera poner en peligro al propio animal debido a procesos de autoinmunidad, prácticamente desaparece.

Haciendo un repaso de todo esto, resulta que los murciélagos han perdido el conjunto de genes PYHIN durante sus 52 millones de años de evolución como adaptación para poder sobrellevar el estrés energético que supone el esfuerzo de volar, y como consecuencia de eso, han visto debilitada la activación de la respuesta inmunitaria contra los virus presentes de forma habitual en su organismo. De esa manera, pueden coexistir con ellos sin que su sistema inmunitario desencadene una respuesta inflamatoria que los podría poner en peligro.

En definitiva, su resistencia a la enfermedad, es el resultado de un complicado equilibrio entre su sistema inmunitario y la infección vírica, manteniendo una activación equilibrada de la respuesta contra la infección sin desencadenar una sobreactivación de la misma.

¡Y todo porque son capaces de volar!

La entrada ¿Por qué los murciélagos no enferman por coronavirus? se publicó primero en Science into Images.

Parece demostrado por numerosos estudios que el reservorio principal de ese (y otros) virus son los murciélagos, en este caso en concreto, los murciélagos de herradura (género Rhinolophus). Sin embargo, el hecho de que ese virus en concreto, el SARS-CoV-2, haya dado origen a la pandemia de la COVID-19, no es, evidentemente, responsabilidad de los murciélagos sino de determinados “usos y costumbres” nuestros, como ha quedado demostrado durante el estudio del origen de la pandemia.

Los murciélagos pertenecen al orden zoológico de los quirópteros (Chiroptera), nombre que deriva de la unión de dos términos del griego antiguo: kheir (que significa mano) y pterón (que significa ala). Lo que se podría traducir como “manos-alas” o, quizás con algo más de sentido, “manos transformadas en alas”.  El nombre común murciélago es una construcción derivada de otros dos términos, pero esta vez del latín: mus (que significa ratón) y caecus (que significa ciego). Según esta definición, los murciélagos serían “ratones ciegos”. Ambas denominaciones, tanto la científica, derivada del griego antiguo como la popular, derivada del latín, tienen sentido, puesto que estos mamíferos tienen el aspecto externo parecido al de un ratón, tienen las patas anteriores transformadas en alas y, aunque solo unos pocos son ciegos, sí que pueden parecerlo debido a que la mayoría de las especies poseen unos ojos muy pequeños.

Dejando aparte nuestra necesidad de poner nombre a todos los animales, cosa que Robert Allen Zimmerman, más conocido como Bob Dylan, dejó claro en su canción “Men gave names to all the animals”, de 1979, los murciélagos llevan en nuestro planeta más de 52 millones de años. Nosotros, como humanos (del género Homo) llevamos aquí solo unos 2,5 millones de años.

Durante esos 52 millones de años, los murciélagos han tenido tal éxito evolutivo que en el año 2018 la Mammal Diversity Database (MDD) cifraba en 6495 el número de especies de mamíferos (incluyendo 96 extintas) en todo el mundo, y de ellas, 1386 son murciélagos (distribuidas en 18 familias y 227 géneros, perdón por dar tantos datos taxonómicos, pero es que a los biólogos nos han educado así). Es decir, más del 21% de todas las especies de mamíferos son murciélagos. ¡Una de cada cinco!

Sin embargo, pese a su éxito evolutivo, la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN, por sus siglas en inglés), clasifica a 23 como especies en peligro crítico de extinción (CR), a 60 como especies amenazadas (EN), a 109 como especies vulnerables (VU) y a 80 especies como próximas a estar amenazadas (NT). Al resto las clasifica como fuera de peligro o como especies de las que no se tienen suficientes datos como para incorporarlas en ninguna de las categorías anteriores.

Eso supone que casi el 20% de todas las especies de murciélagos existentes actualmente en el mundo se encuentran, en mayor o menor medida, amenazadas.

De 1386 especies de murciélagos, tan solo tres, el vampiro común (Desmodus rotundus), el vampiro de patas peludas (Diphylla ecaudata) y el vampiro de alas blancas (Diaemus youngi) ―todas ellas pertenecientes a la subfamilia Desmodontinae, dentro de la familia Phyllostomidae― se alimentan exclusivamente de sangre.  Por cierto, estas tres especies viven únicamente en el continente americano desde México hasta Argentina.

Como podemos comprobar con una simple “regla de tres”, esas tres especies suponen aproximadamente el 0,21% de todas las especies de murciélagos. El resto de las especies, es decir, el otro 99,79%, se alimenta de insectos, frutas o néctar de las flores, incluso algunas se alimentan de ranas, peces y otros pequeños vertebrados.

En las culturas occidentales (que no en las orientales) es habitual que relacionemos a los murciélagos con conceptos negativos. Nuestra fantasía los ha convertido en terribles portadores de enfermedades, en chupadores de sangre, en aliados del demonio… incluso en los casos en los que la fortuna ha querido onvertirlos en superhéroes, lo ha hecho con muchos matices oscuros, como es el caso del más conocido de ellos, “Batman”.

Y seguramente esos prejuicios hacia estos mamíferos voladores (los únicos mamíferos capaces de volar realmente) se deben a sus características ecológicas, entre las que destaca su preferencia por la actividad durante las horas nocturnas.

La nefasta fama que rodea a los murciélagos en nuestras culturas no parece tener ningún fundamento. Quizás debería ser todo lo contrario, ya que ese 99,79% de las especies de murciélagos a las que me he referido antes no hacen más que proporcionarnos una enorme (y a veces muy difícil o imposible de cuantificar) cantidad de beneficios.

Los murciélagos insectívoros, que son la mayoría, controlan con una enorme eficacia las poblaciones de insectos voladores y de otros artrópodos, tanto las poblaciones naturales como las que se han convertido en plagas debido a nuestros usos agrícolas o las que son portadoras de patógenos potencialmente peligrosos para nosotros. De esa manera, entre otras cosas, contribuyen a mantener la estabilidad en los ecosistemas.

Diversos estudios llevados a cabo con murciélagos en cautividad han permitido conocer que un murciélago puede devorar en una sola noche una cantidad de insectos que supone hasta el 25% de su masa corporal. ¡Una cuarta parte de su peso en una sola noche!

Los científicos están convencidos de que en la naturaleza esa cantidad es incluso superior debido a que en condiciones naturales los murciélagos consumen mucha más energía y, en consecuencia, necesitan más comida. Y eso sucede cuando los murciélagos se encuentran en condiciones “normales”, porque cuando están en algún momento especialmente crítico de su vida, como cuando las hembras están amamantando a sus crías, la cantidad de insectos devorados puede superar el 100% de su masa corporal. ¡Más que su propio peso en una sola noche!

Eso se ha comprobado, por ejemplo, en el murciélago marrón americano (Myotis lucifugus), que pesa 7,9 gramos y que, cuando está amamantando, devora 9,9 gramos de insectos cada noche. Otro murciélago, el
murciélago cola de ratón (Tadarida brasiliensis), que pesa casi el doble que el anterior (alrededor de 15 gramos), cuando está amamantando a su cría come una cantidad de insectos que supone hasta el 70% de su peso, es decir, alrededor de 10,5 gramos cada noche. Eso da un resultado de casi 300 gramos de insectos durante el periodo de lactancia.

(Annia Rodríguez-San Pedro, Juan Luís Allendes)

Teniendo en cuenta que las hembras alcanzan la madurez sexual a los nueve meses de edad (los machos tardan más, maduran a los 17 meses aproximadamente), que la vida media de los ejemplares de esta especie en condiciones naturales se ha calculado en unos 8 años y que las hembras tienen una cría cada año desde que son maduras, podemos concluir que cada hembra, solamente durante sus períodos de lactancia, consume un total de alrededor de 2,5 kg de insectos.

La colonia de cría de esta especie de murciélago que se establece cada año en Braken Cave, una cueva localizada a las afueras de la ciudad de San Antonio, en Texas (USA), está formada por alrededor de ¡20 millones de individuos! Los murciélagos se establecen allí cada año desde el mes de marzo hasta el mes de octubre, y dan lugar a la que ha sido considerada como la mayor concentración de mamíferos conocida en el mundo.

Las proporciones entre machos y hembras en estas colonias de murciélagos pueden variar de unas zonas a otras, pero asumiendo que haya aproximadamente una hembra por cada macho (ratio 1:1), el resultado es que esa colonia alberga alrededor de 10 millones de hembras.

La sencilla operación de multiplicar el consumo de insectos por parte de cada hembra lactante durante una temporada de cría (aprox. 300 gramos) por el número de hembras lactantes (aprox. 10 millones) nos proporciona una ligera idea de la cantidad de insectos que esta colonia hace desaparecer durante el mes aproximado que dura la lactancia: ¡3.000 toneladas!

Si extrapolamos esa cantidad a las siete temporadas de cría que suele tener una hembra de esta especie a lo largo de su vida, nos da la exorbitante cifra de ¡21.000 toneladas de insectos!

¡Y eso solamente durante los meses en los que están dando de mamar!

¡Y solo en la colonia de Braken Cave!

Braken Cave (Daniel Spiess)

Evidentemente, las hembras también comen cuando no están en periodo de lactancia, igual que hacen los machos, es decir, comen insectos durante todo el año (esta especie es migradora y se desplaza desde Texas a México durante el invierno para evitar las bajas temperaturas y la escasez de comida). Y aunque la cantidad diaria de insectos que comen durante esas épocas es inferior a la que corresponde al periodo de lactancia, no hace falta mucha imaginación para darse cuenta de que la masa de insectos voladores que pueden llegar a eliminar es extraordinaria.

Hasta aquí he apuntado datos sobre la cantidad de insectos que pueden comer los murciélagos, y es posible que eso  no sea suficiente para comprender lo importantes que estos mamíferos voladores son para todos los ecosistemas, tanto los naturales como los antropizados, es decir, los alterados por el hombre, principalmente los agrícolas.

Soy biólogo, no economista, y además, nunca he sido partidario de cuantificar económicamente los valores naturales, por lo que mi criterio para establecer si los datos ofrecidos por los investigadores de estos temas son razonables o no lo son, se puede considerar nulo. Sin embargo, para los que os apetezca interpretarlos, aquí van algunos extraídos del artículo Economic value of the pest control service provided by Brazilian free‐tailed bats in south‐central Texas que fue publicado en 2006 en la revista científica Frontiers in Ecology and the Environment.

(United States Agricultural Research Service/Public Domain)

Los autores del artículo solo han considerado para su estudio las poblaciones de murciélago cola de ratón (Tadarida brasiliensis) de ocho condados algodoneros del sudoeste de Texas, USA (unas 4000 hectáreas), que han calculado en 1,5 millones de murciélagos, y solo han analizado su impacto sobre las poblaciones del gusano del algodón, que es la oruga de la mariposa nocturna Helicoverpa zea, que constituye una terrible plaga para los cultivos de algodón (Gossypium sp.). Además, solo han tenido en cuenta las fechas que transcurren entre el 10 de junio y el 8 de agosto. Esas fechas corresponden al momento en que las orugas pasan de comer maíz a comer algodón (10 de junio) y al momento en que la planta de algodón ya no puede ser atacada por ellas (8 de
agosto).

Sus cálculos muestran un valor medio de 741.000 dólares por temporada, con una variación de entre 21.000 y 1.725.000 dólares en función de las características de la temporada. Por otra parte, han calculado que el valor del algodón que se cosecha cada año en esos condados oscila entre los 4,6 y los 6,4 millones de dólares anuales. <

Algodón (Gossypium sp.) (Michael Bass-Deschenes)

El resultado final es que tomando los valores promedio (741.000 dólares de ahorro y 5,5 millones de valor de las cosechas), el ahorro económico propiciado por esas poblaciones de murciélagos es de casi el 13,5% del valor de la cosecha.

Ya dije antes que no soy economista, pero seguro que alguien sabrá poner en valor esas cifras. Los cultivadores de algodón de esos condados seguro que sí saben valorarlo, aunque sea solo por los dólares que se ahorran gracias a los nocturnos mamíferos alados.

Referencias

Burgin CJ, Colella JP, Kahn PL, Upham NS (2018) How many species of mammals are there? Journal of Mammalogy 99(1):1–14. doi:10.1093/jmammal/gyx147

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En 2005, tras la pandemia provocada por el virus SARS-CoV, considerada la primera pandemia del siglo XXI, los murciélagos fueron identificados como reservorios y probables fuentes del brote pandémico. En 2012, casi diez años más tarde de la aparición del SARS-CoV en China, apareció en Oriente Medio un nuevo brote epidémico provocado por otro coronavirus, el MERS-CoV. El MERS-CoV es un coronavirus perteneciente subgénero Merbecovirus (linaje C) de los Betacoronavirus (el SARS Co-V y el SARS CoV-2 pertenecen al subgénero Sarbecovirus, linaje B). En este caso los dromedarios (Camelus dromedarius)) fueron identificados como las fuentes más probables de la infección en las personas. Sin embargo, de nuevo se encontraron en los murciélagos virus estrechamente relacionados con el MERS-CoV, por lo que se asumió que la fuente original de estos virus no eran los dromedarios sino, de nuevo,  los murciélagos.

MERS-CoV (Maureen Metcalfe/Cynthia Goldsmith/Azaibi Tamin / Public domain) / SARS-CoV (CDC/Dr. Fred Murphy / Public domain)

El estudio de estos dos brotes de coronavirus reafirmó la idea de que los coronavirus son un grupo de virus zoonóticos cuyos principales reservorios naturales son los murciélagos y estimuló el inicio de un gran número de nuevos estudios para descubrir e identificar los diferentes virus presentes en estos mamíferos voladores.

En 2017, la revista científica Virus Evolution , publicó un estudio llevado a cabo por un equipo de investigadores de la Universidad de Columbia (USA), la Universidad de California Davis (USA), la Wildlife Conservation Society de Nueva York (USA) y la EcoHealth Alliance de Nueva York (USA) en 20 países de América de Sur, África y Asia. En ese estudio evaluaron la diversidad de coronavirus en 20.314 individuos (12.333 murciélagos; 3385 roedores; 3470 primates no humanos y 1122 personas).

Todas las muestras extraídas de esos individuos fueron analizadas para detectar la presencia de coronavirus, y los resultados fueron que 1065 de los 12.333 murciélagos y 17 de los 6859 “no murciélagos” dieron positivo. Es decir, que el 8,6% de todos los murciélagos analizados, y que pertenecían a 282 especies diferentes incluidas en 12 familias distintas, tenían algún tipo de coronavirus, mientras que solo el 0,2% de los otros animales (sin incluir a las personas) tenían coronavirus en su organismo. O, de una manera más contundente, que el 98% de todos los animales que habían dado positivo para algún tipo de coronavirus eran murciélagos.

El análisis de los resultados permitió identificar 100 secuencias genómicas de coronavirus, 91 de las cuales se encontraron en los murciélagos.

Además puso de manifiesto un detalle interesante: todas las especies de murciélagos de las que se habían podido analizar más de 110 individuos habían dado positivo. Eso hizo pensar que si las muestras hubieran sido suficientemente abundantes (de más de 110 individuos por especie) todas las especies hubieran dado positivo.

Tomando en consideración únicamente los datos de las 27 especies las que se habían podido analizar más de 110 ejemplares (los datos obtenidos de las otras 255 no fueron considerados en este nuevo análisis) los resultados indicaron que cada especie de murciélago albergaba un promedio de 2,67 coronavirus distintos (con una “desviación estándar”, un margen de variación, de 1,38).

En 2018, la Mammal Diversity Database (MDD) cifraba en 1386 el número de especies de murciélagos en todo el mundo (distribuidas en 227 géneros), de manera que extrapolando los datos anteriores el resultado es que cada especie de murciélago puede albergar entre 1,2 y 6,0 coronavirus diferentes, con un promedio estimado de aproximadamente 3,02 coronavirus distintos por especie, muchos de los cuales aun no se han descubierto.

Ese mismo estudio puso de manifiesto que la diversidad de coronavirus permitía definir tres regiones biogeográficas diferentes que coincidían con la distribución de las especies de murciélagos, tres “hotspots” (puntos calientes): 1) América Central y el norte de América del Sur, 2) el centro de África y 3) el SE de Asia.

Todos estos datos en conjunto, unidos a la elevada frecuencia de recombinación de los coronavirus, que puede llegar al 25% para el genoma completo, indican que los murciélagos constituyen un importantísimo reservorio (si no el principal) para la evolución y la recombinación de estos virus.

Fuentes:

Anthony SJ, Johnson CK, Greig DJ, Kramer S, Che X,Wells H, Hicks AL, Joly DO, Wolfe ND, Daszak P, et al. (2017) Global patterns in coronavirus diversity. Virus Evol. 3, vex012. doi: 10.1093/ve/vex012

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Determinar el origen de un virus zoonótico puede resultar muy difícil debido a la gran cantidad de especies animales con las que nos relacionamos directa o indirectamente las poblaciones humanas. Para determinar si una especie puede considerarse reservorio de un virus, los científicos se basan en la proporción de mutación o cambio en el genoma del virus presente en esa especie. Y las mismas dificultades se encuentran cuando intentan determinar una posible especie intermediaria en la transmisión de dicho virus entre el animal reservorio y las personas.

Pero para cortar la vía (o vías) de transmisión interespecífica de cualquiera de estos virus y, en consecuencia, evitar su propagación y la enfermedad (o enfermedades) que provocan, es fundamental determinar cuáles son las especies implicadas, es decir, conocer tanto la especie reservorio como la especie intermediaria.

Un poco de historia reciente

Las investigaciones desarrolladas tras el brote de SARS-CoV ocurrido en China entre 2003 y 2004 permitieron identificar que el reservorio del virus eran diversas especies de murciélagos del género Rhinolophus (murciélagos de herradura), ya que el genoma de algunos de los virus que se aislaban en estas especies de murciélagos era muy similar al genoma del SARS-CoV que había provocado la enfermedad en humanos. A los virus encontrados en los murciélagos se les denominó “SARS-CoV-like virus” (algo así como “Virus parecidos al SARS-CoV”) puesto que la capacidad de variación (mutación) de estos virus es muy elevada y resulta prácticamente imposible que se conserve inalterado en su transmisión desde el reservorio (el murciélago) a las personas a través de la especie intermediario.

Rhinolophus sinensis. (http://www.bio.bris.ac.uk/)

En un principio, se pensó que la civeta enmascarada de las palmeras, y no el murciélago, era el reservorio del virus, pero tras comprobar que los ejemplares de civeta capturados en su hábitat natural no daban positivo para el SARS-CoV, su determinación como reservorio fue desechada. No se descartó, sin embargo, su posible papel como especie intermediaria, ya que los ejemplares que se encontraban en los mercados sí que lo dieron positivo. El análisis del genoma del virus aislado en estas civetas indicó que era homólogo al del SARS-CoV humano en una elevada proporción y que el 99,6% de los nucleótidos eran idénticos entre ambos genomas. Fueron precisamente esos datos los que permitieron concluir finalmente que en el caso de esa epidemia provocada por el SARS-CoV el intermediario entre el murciélago y las personas era la esa especie de civeta.

Estos datos de homología e identidad de los genomas resultan fundamentales para determinar si un animal se puede considerar reservorio o intermediario del virus y para calcular el tiempo aproximado en que el virus está circulando entre los individuos de la población de ese animal.

La civeta enmascarada de las palmeras (Paguma larvata) es un carnívoro de la familia de los vivérridos, la misma familia zoológica a la que pertenece la gineta que tenemos en nuestros campos (Genetta genetta). Se trata de un animal eminentemente nocturno, arborícola y bastante solitario, aunque puede formar grupos familiares de entre 2 y 15 individuos. Su principal alimento son los frutos de los árboles, aunque también captura y devora roedores, pajarillos e insectos. En China existen nueve subespecies: P. l. chichingensis, P. l. hainana, P. l. intrudens, P. l. lanigera, P. l. larvata, P. l. neglecta, P. l. nigriceps, P. l. reevesi and P. l. taivana.

Paguma larvata. (Rushenb / CC BY-SA)

El contacto de esta especie con las personas en el medio natural es poco frecuente debido a sus hábitos nocturnos y su timidez, pero desde mediados del siglo XX, en China se empezó a criar en cautividad para explotar su piel y más tarde, durante la década de 1980, se puso de moda como alimento exótico. Eso propició que en 2003 ya existieran en China 660 granjas en las que se criaban alrededor de 40.000 civetas.

Aparece el SARS-CoV-2

La experiencias adquiridas durante las epidemias anteriores provocadas por coronavirus (SARS-CoV y MERS-CoV) han permitido que la respuesta científica (quizás no tanto la política y social a nivel global) haya sido relativamente rápida.

El 31 de diciembre de 2019, la oficina regional de la Organización Mundial de la Salud (OMS) en China es informada de la aparición de un brote de neumonía de origen desconocido en Wuhan, China. Y solo doce días después, el fin de semana del 11 y 12 de enero de 2020, las autoridades chinas comparten la secuenciación completa del genoma del virus detectado en los primeros pacientes analizados. Un mes después de la notificación de la aparición del brote en Wuhan, el 30 de enero de 2020, la OMS declara la Emergencia Internacional de Salud Pública. A partir de ese momento, la enfermedad ahora conocida como COVID-19, causada por el virus SARS-CoV-2 (inicialmente conocido como 2019-nCoV, del inglés “2019-novelCoronaVirus), ha derivado en la pandemia que nos tiene (o debería tenernos) a todos confinados en nuestras casas.

El análisis del genoma del SARS-CoV-2 ha permitido comprobar que es idéntico al del CoV RaTG13 (un virus característico de los murciélagos) en un 96,2%, mientras que su similitud con el genoma del SARS-CoV (el de la epidemia de 2003 y 2004) es del 79,5%.

Entra en juego el pangolín…

El pangolín malayo (Manis javanica) es una de las ocho especies de pangolín existentes en el mundo y que se distribuyen entre los continentes asiático (M. culionensis, M. crassicaudata, M. javanica y M. pentadactyla) y africano (M. gigantea, M. temminckii, M. tetradactyla y M. tricuspis). Pertenece a la familia Manidae, la única familia viviente del orden de los folidotos (Pholidota), llamados así porque presentan el cuerpo recubierto de grandes placas escamosas (de hecho son los únicos mamíferos que las poseen). Desafortunadamente esas escamas han sido uno de sus principales problemas, puesto que son muy apreciadas en la medicina tradicional oriental. Además, su carne, igual que pasó con las civetas, se ha convertido en un manjar muy apreciado. Debido a estos factores, las ocho especies de pangolín se encuentran actualmente incluidas en el Convenio sobre el Tráfico Internacional de Especies Silvestres de Fauna y Flora, CITES (del inglés Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora).

Manis javanica (Piekfrosch)

…y su genoma.

La secuenciación de los genomas de los virus encontrados en diferentes animales durante las epidemias anteriores provocadas por coronavirus ha permitido detectar que el virus conocido como Pangolin-CoV (uno de esos virus llamados “Virus parecidos al SARS-CoV” de los que hemos tratado en un párrafo anterior), que se encontró en pangolines muertos de origen malayo, es idéntico en un 91.02% al SARS-CoV-2 y en un 90.55% al CoV RaTG13 a nivel del genoma completo.

Dejando aparte el virus CoV

RaTG13, el virus Pangolin-CoV es el coronavirus más estrechamente relacionado con el SARS-CoV-2.

Además, la proteína S1 del virus Pangolin-CoV es mucho más cercana a la del SARS-CoV-2 que a la del RaTG13. ¡Y eso es de una enorme trascendencia!

S1 glycoprotein (https://www.scientificanimations.com / CC BY-SA )

Para comprender la importancia de este último dato hay que tener en cuenta que la proteína S1 (del inglés Spike glycoprotein 1) es una de las proteínas que forman las protuberancias de la “corona” de los coronavirus. Estas proteínas desempeñan un papel fundamental en la infección vírica de las células, ya que son las encargadas de anclar el virus a la membrana celular y facilitar así su entrada al interior de la célula. Para que ese anclaje del virus a la membrana celular sea posible es necesario que esas protuberancias de la corona del virus interactúen con otras proteínas que se encuentran en la membrana de la célula y que reciben el nombre de proteínas transmembrana porque atraviesan toda la membrana desde el exterior de la célula hasta el citoplasma. Estas proteínas actúan como “puertas” para el transporte de sustancias entre el interior y el exterior de las células. Una de esas proteínas transmembrana es la ACE2 (también del inglés Angiotensine-converting enzyme 2), que se encuentra en la membrana de las células de nuestros alveolos pulmonares (además de en otros tejidos). Pues bien, cinco aminoácidos clave implicados en la interacción entre la S1 del virus y la ACE2 de la célula alveolar son los mismos en el Pangolin-CoV y en el SARS-CoV-2, mientras que solamente cuatro de ellos lo son en el coronavirus RaTG13 (el de los murciélagos).

A partir de todos estos datos (y otros muchos, seguramente mucho más complicados de explicar aquí) resultantes de los múltiples análisis llevados a cabo por los científicos, el pangolín ha entrado a formar parte del selecto elenco de posibles reservorios de coronavirus de esos que hemos dado en llamar “Virus parecidos al SARS-CoV”.

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