10.3E: Ecología, Epidemiología y Evolución de Patógenos

Los patógenos han evolucionado para adaptarse a su entorno y a su hospedero para sobrevivir.

Objetivos de aprendizaje

• Discutir los factores que contribuyen a la evolución de patógenos

Puntos Clave

• La competencia ecológica es la capacidad de un organismo, a menudo un patógeno, para sobrevivir y competir en nuevos hábitats.
• La epidemiología es otra herramienta importante utilizada para estudiar enfermedades en una población.
• En la mayoría de los casos, los microorganismos viven en armonía con sus huéspedes a través de interacciones mutuas o comensales.
• Las enfermedades pueden surgir cuando los parásitos existentes se vuelven patógenos o cuando nuevos parásitos patógenos ingresan a un nuevo huésped.

Términos Clave

• zoonosis: Enfermedades infecciosas transmitidas entre diferentes especies de animales, generalmente de un animal vertebrado a un ser humano
• competencia ecológica: La capacidad de un organismo, a menudo un patógeno, para sobrevivir y competir en nuevos hábitats.
• virulencia: El grado de patogenicidad dentro de un grupo o especie de parásitos como lo indican las tasas de letalidad y/o la capacidad del organismo para invadir los tejidos del huésped y está determinado por factores de virulencia.

La competencia ecológica es la capacidad de un organismo, a menudo un patógeno, para sobrevivir y competir en nuevos hábitats. Si un patógeno no tiene esto, es probable que se extinto. En el caso de los patógenos de plantas, también es su capacidad de sobrevivir entre estaciones de crecimiento. Por ejemplo, el virus de los grupos de maní puede sobrevivir en las esporas de su vector fúngico hasta que comience una nueva temporada de crecimiento y pueda proceder a infectar nuevamente a su huésped primario.

La epidemiología es otra herramienta importante utilizada para estudiar enfermedades en una población. Para las enfermedades infecciosas, ayuda a determinar si un brote de enfermedad es esporádico (ocurrencia ocasional), endémico (casos regulares que ocurren a menudo en una región), epidémico (un número inusualmente alto de casos en una región) o pandemia (una epidemia global). La Peste Negra (peste) del ^siglo XIV redujo la población mundial de aproximadamente 450 millones a 350 — 375 millones.

Figura: La muerte negra del siglo XIV: Una animación de la plaga que se extendió por el mundo durante la pandemia del siglo XIV.

En la mayoría de los casos, los microorganismos viven en armonía con sus huéspedes a través de interacciones mutuas o comensales. Las enfermedades pueden surgir cuando los parásitos existentes se vuelven patógenos o cuando nuevos parásitos patógenos ingresan a un nuevo huésped. La coevolución entre parásito y hospedador puede llevar a que los huéspedes se vuelvan resistentes a los parásitos o los parásitos pueden evolucionar mayor virulencia, conduciendo a enfermedades inmunopatológicas.

Además, la actividad humana está involucrada con muchas enfermedades infecciosas emergentes, como el cambio ambiental que permite que un parásito ocupe nuevos nichos. Cuando eso sucede, un patógeno que había sido confinado a un hábitat remoto tiene una distribución más amplia y posiblemente, un nuevo organismo huésped. Las enfermedades transferidas de hospedadores no humanos a humanos se conocen como zoonosis.

Bajo invasión de la enfermedad, cuando un parásito invade una nueva especie hospedadora, puede llegar a ser patógeno en el nuevo hospedador. Varias actividades humanas han propiciado el surgimiento y propagación de nuevas enfermedades, como la invasión de hábitats de vida silvestre, cambios en la agricultura, la destrucción de las selvas tropicales, la urbanización incontrolada, el transporte moderno.

Según la medicina evolutiva, la virulencia aumenta con la transmisión horizontal (entre no parientes) y disminuye con la transmisión vertical (de padres a hijos). La virulencia óptima es un concepto relacionado con la ecología de huéspedes y parásitos. Una definición de esto es la pérdida de condición física inducida por el parásito del huésped. La aptitud del parásito está determinada por su éxito en la transmisión de su descendencia a otros huéspedes.

En una etapa, el consenso fue que con el tiempo, la virulencia moderó y las relaciones parasitarias evolucionaron hacia la simbiosis. Esta opinión ha sido cuestionada. Un patógeno demasiado moderado perderá en competencia con una cepa más agresiva que desvía más recursos hospedadores hacia su propia reproducción. Sin embargo, el hospedador, siendo en cierto modo el recurso y hábitat del parásito, sufre de esta mayor virulencia. Esto podría inducir una muerte más rápida del huésped y actuar contra la aptitud del parásito al reducir la probabilidad de encontrarse con otro huésped (matando al huésped demasiado rápido para permitir la transmisión).

Así, existe una fuerza natural que ejerce presión sobre el parásito para “autolimitar” su virulencia. La idea es entonces, que existe un punto de equilibrio de virulencia, donde la aptitud del parásito es más alta. Cualquier movimiento en el eje de virulencia, hacia mayor o menor virulencia, dará como resultado una menor aptitud para el parásito, y esto será seleccionado contra.