Asesino del águila calva identificado

ARRIBA: La caída de las alas de esta águila calva es un síntoma de mielinopatía vacuolar aviar. extrañar sus perchas mientras intentaban aterrizar y volar hacia las paredes de roca. En solo unos meses, 29 de los animales habían muerto. Dos años después del primer episodio, 26 águilas más perecieron después de mostrar comportamientos similares. Cuando los biólogos de vida silvestre examinaron las águilas muertas y otras aves acuáticas afectadas, encontraron lesiones extensas en todo el cerebro y la médula espinal. Para 1998, al menos 10 episodios de la nueva enfermedad denominada mielinopatía vacuolar aviar (MAV) habían ocurrido en todo el sureste de los EE. UU., pero nadie conocía la causa.

Los investigadores han ido avanzando en el caso poco a poco desde después. En 2005, vincularon las muertes con una especie de cianobacteria recién descubierta (más tarde llamada Aetokthonos hydrillicola; el género significa asesino de águilas) que crece en una planta invasora (Hydrilla verticillata) en embalses artificiales cerca de donde han muerto las aves. En un estudio publicado hoy (25 de marzo) en Science, los autores demuestran que esta cianobacteria genera una neurotoxina que es el agente causal de la enfermedad. Específicamente, la cianobacteria incorpora el elemento bromo, tanto natural como introducido por el hombre, cuando está estacionalmente disponible en el medio ambiente, formando una toxina que los autores llamaron aetokthonotoxin por el veneno que mata al águila.

La planta invasora Hydrilla  crece en el lago Juliette, Georgia. no participar en el nuevo trabajo. Este fue un problema de diagnóstico interesantemente frustrante cuando surgió por primera vez, agrega, y ahora este documento cuenta una historia importante de cómo es posible resolver estas cosas, cómo es importante tener enfoques multidisciplinarios al investigar y cómo desafiar la toxicología con agentes intermitentes. puede ser.

El misterio de las águilas muertas

En 2001, Susan Wilde era científica marina en Carolina del Sur cuando su esposo le mostró una noticia sobre al menos 16 águilas calvas encontradas muertas alrededor el embalse Strom Thurmond en Georgia y Carolina del Sur, donde realizó la investigación de su tesis. Ella y su colega Tom Murphy, un biólogo de águilas del Departamento de Recursos Naturales de Carolina del Sur, especularon que las algas tóxicas estaban causando las muertes, a pesar de que los investigadores que habían investigado no habían encontrado ninguna toxina de algas o humana o agentes de enfermedades infecciosas en los sitios.

Wilde, Murphy y sus colaboradores viajaron a los lagos de Carolina del Sur donde había pájaros con AVM y descubrieron que todos esos sistemas de agua tenían muchas plantas. Determinaron que en Carolina del Sur, Carolina del Norte y Georgia, la planta invasora dominante era H. verticillata, una planta perenne de tallo largo con muchas ramas y hojas pequeñas y puntiagudas que crece completamente sumergida en agua. Había invadido cuerpos de agua en el sureste después de haber sido traído de la India para su uso como planta de acuario.

Wilde, que ahora es ecologista en la Universidad de Georgia, comenzó a observar estas plantas para ver si podía detectar cualquier cianobacteria que crezca en ellos que podría ser una fuente de la toxina. Utilizando métodos típicos para aislar cianobacterias, agitando y lavando las hojas de las plantas, no detectó ninguna. Luego, recurrió a la microscopía de fluorescencia, que le permitió ver grupos de cianobacterias que cubrían la parte inferior de las hojas de las plantas.

Este artículo representa una investigación muy cuidadosa y a largo plazo de un gran misterio.

Michael Stoskopf, Universidad Estatal de Carolina del Norte

Este Aetokthonos está tan pegado a la hoja que simplemente no se desprende, explica Wilde. Además, son exactamente del mismo color que la hoja, por lo que la única forma de observarlos realmente es montar la hoja entera al revés y luego mirarla en el microscopio usando fluorescencia, lo que le permite ver los cianopigmentos. Realmente lo hace obvio en ese punto, pero es bastante invisible hasta que sigues esos pasos. Solicitó muestras de plantas de los otros lugares donde se habían encontrado águilas con lesiones neurales y, en el trabajo publicado en 2005, determinó que en esas plantas también crecía esta especie de cianobacteria, que no había sido descrita antes. p>

En el nuevo estudio, Wilde y sus colegas cultivaron las cianobacterias en el laboratorio y usaron un tubo para colocarlas directamente en los estómagos de los pollos, pero las aves no contrajeron MAV. Luego, el equipo analizó las cianobacterias directamente de las plantas en las áreas afectadas y detectó un compuesto con una fórmula similar a otras toxinas que contenían bromo, que no se había encontrado en sus Aetokthonos. 

Los investigadores encontraron niveles más altos de bromo en las hojas de Hydrilla que en los sedimentos o en el agua del embalse y plantean la hipótesis de que a medida que las temperaturas caen a fines del otoño, lo que hace que las aguas profundas más frías se mezclen con las aguas superficiales más cálidas, Aetokthonos tiene más acceso al bromo lixiviado de las rocas y también de las actividades humanas, como las plantas de tratamiento de agua, lo que le permite producir la supuesta toxina. Secuenciaron el genoma de la cianobacteria y encontraron el grupo de genes probablemente responsable de la producción de aetoctonotoxina.

Cuando el grupo añadió bromuro de potasio a sus cultivos de cianobacterias, la bacteria produjo la toxina. Luego, el equipo confirmó que la toxina mata a C. elegans y pez cebra y causa lesiones cerebrales en pollos.

La vía de transmisión que los investigadores ya han observado es a través de la cadena alimentaria: los animales más pequeños comen las plantas afectadas, que son consumidas por animales más grandes que entonces enfermarse. Wilde dice que planea establecer programas de monitoreo en los que el público podría participar al informar sobre animales más pequeños que se comportan de manera extraña o nuevas invasiones de Hydrilla  que luego podrían controlarse.

Susan Wilde toma muestras de la planta invasora Hydrilla en Strom Thurmond Reservoir, South Carolina.JP Bond, Warnell School, UGA

El misterio perdura

Además de respaldar los programas de vigilancia, el nuevo estudio marca el rumbo para el trabajo futuro, dice Faith Wiley, toxicóloga de vida silvestre en la Universidad de Augusta en Georgia. Ahora que tenemos la toxina, se identificó y se aisló, hay muchas otras vías de investigación ahora que no estaban disponibles para nosotros antes, dice Wiley, quien ha colaborado con Wilde en la investigación de AVM en el pasado pero no participó en el nuevo estudio.

Por ejemplo, continúa, tener la toxina purificada permitirá a los investigadores investigar si afecta a los mamíferos. Inicialmente, los investigadores pensaron que la enfermedad solo afectaba a las aves, pero la lista de animales que pueden contraer MAV se ha ampliado para incluir reptiles, peces e invertebrados, explica Wiley. La susceptibilidad de los mamíferos ha sido el gran signo de interrogación todo el tiempo. Y aunque ha habido evidencia tentativa que sugiere que los mamíferos podrían ser susceptibles, la mayoría de los estudios que se han realizado no han sido concluyentes o no pudieron mostrar la formación real de mielinopatía vacuolar en ninguno de los mamíferos. Wilde confirma que su equipo ya está planeando comenzar con ratones.

Otra dirección futura es descubrir el mecanismo por el cual esta pequeña molécula orgánica está causando este síntoma, dice William Gerwick, quien estudia productos de cianobacterias en Scripps. Instituto de Oceanografía de la Universidad de California, San Diego, y no participó en el trabajo. ¿Cuál es el receptor o la enzima con la que interfiere? ¿Cómo actúa para que se produzca esta patología?

Otra cuestión abierta es si la toxina se acumula en los tejidos grasos de los animales, dado que es liposoluble, o si las águilas sólo obtienen la toxina del intestino. de sus presas, le dice Wilde a The Scientist.Las águilas, desafortunadamente, son un muy buen centinela, porque están en la parte superior de la cadena alimenticia y es más probable que coman algún pez o ave acuática que son un poco más fáciles de atrapar, tal vez porque contienen toxinas.

S. Breinlinger et al., Cazando al asesino del águila: una neurotoxina cianobacteriana causa mielinopatía vacuolar, Ciencia, doi:10.1126/science.aax9050, 2021.