¿Qué causó la muerte de las focas?

Mi tiempo como estudiante de doctorado en el laboratorio de la Dra. Vega-Thurber ha llegado a su fin. Completar mi disertación fue un momento muy emocionante y un alivio. Para añadir a esta emoción, sólo unos días después, un artículo parte de mi disertación se publicó en el Journal Peer J. Este estudio fue una extensión del trabajo del que hablé en un blog anterior.

Celebrando la finalización de mi P.h.D

En mi estudio anterior, miré a las bacterias y los virus de un grupo de siete focas de puerto jóvenes que murieron de una enfermedad cerebral desconocida. Cuando los veterinarios realizaron una necropsia (una autopsia de animales), parecía que estos animales estaban infectados con virus. Para identificar este virus, yo utilize secuenciación de alto rendimiento (secuenciación de grandes cantidades de ADN o ARN) pero no encontramos ningun virus. La falta de virus en mis resultados fue muy sorprendente y desalentadora. Vea, yo quería que mi investigación de mi doctorado girara a la caracterización de los virus, pero como no encontre un virus esto inhibió mis grandes planes de investigación.

Esta situación es muy común en la investigaciónes; nuestras hipótesis no siempre son correctas y con frecuencia obtenemos resultados negativos. Es uno de los aspectos que hace que el trabajo de un científico desafiante, pero también nos mantiene pensando y generando nuevas ideas.

Mi siguiente paso fue reorientar mi pregunta y enfoque. Si un virus no mató a este grupo de animales algo más lo hizo. Ahora tenía una nueva pregunta para responder. ¿Qué causó la muerte de las focas? Para responder esto, examiné los genes de los siete focas. He utilizado una técnica de secuenciación que se conoce como transcriptoma o secuenciación de ARN. Esta técnica es un método de secuenciación de alto rendimiento que busca todos los genes en una muestra. En mi caso, estaba examinando los genes en cada uno de los siete sellos que murieron a causa de la misteriosa enfermedad cerebral.

A continuación, analize los genes de los focos de puerto mediante programas informáticos, estadísticas y principios biológicos (bioinformática). Para mi sorpresa, todos estos animales tenían altos niveles de genes relacionados con el metabolismo de los ácidos grasos.

Los resultados inesperados son también una ocurrencia común en la investigación científica. Inicialmente creí que estos animales murieron a causa de un virus, pero mis resultados sugieren que probablemente murieron de una enfermedad metabólica!

¿Pero qué significan los altos niveles de ácidos grasos en el cerebro? En general, los ácidos grasos son importante para la construcción de células y proporcionar energía a las células. La actividad genetica del ácido grasoso típicamente tiene lugar en la grasa y las células del hígado. La alta producción de estos tipos de genes puede indicar una enfermedad metabólica. Las cosas que desencadenan una alta producción de ácidos grasos incluyen la desnutrición o la exposición a toxinas. Por lo tanto, pensamos que estos animales no absorbieron los nutrientes adecuados o se encontraron con una toxina que causó una alta producción de metabolismo de ácidos grasos en sus cerebros, y resulto en su muerte.

Así que ahora que sabemos que la disfunción del metabolismo del ácido grasoso puede ocurrir en los cerebros de los mamíferos marinos, podemos comenzar a monitorear estos genes en otros mamíferos marinos. Podemos buscar los mismos genes de ácidos grasosos que encontramos en nuestro estudio en otros animales. Esto nos ayudará a comprender mejor esta enfermedad y esperamos que evite la muerte de otros animales. Interesantemente, cuando comencé esta pregunta de la investigación, imaginé los resultados finales de mi estudio muy diferente. No esperaba examinar genes de mamíferos marinos y vías metabólicas, pero las investigaciónes tien una mente propia y nos lleva a hallazgos inesperados y emocionantes.

¿Alguna vez te has preguntado qué hay dentro del cerebro de una foca ?

Según como he prometido estoy aquí para dar información nueva acerca de los mamíferos marinos. Sé que han esperado demasiado tiempo. ¡Esta vez les voy a contar acerca de mi propia investigación que acaba de ser publicado en la revista PLoS ONE! Esta es mi primera publicación de autor primario, así que había mucho que aprender en respecto del análisis de datos, gráficos de los datos, y el proceso de publicación. En mis futuro blogs planeo explicar sobre mi experiencia de mi primera publicación. Especialmente las luchas, ya que el público muchas veces no se entera de esta parte de la ciencia.

Para este blog voy a dar una breve sinopsis de mi trabajo para aquellos que quieren saber lo que he encontrado en los cerebros de las focas de puerto del Pacífico. Aunque, antes de llegar al meollo de mi historia me gustaría contarles un poco acerca de las focas de puerto del Pacífico. He trabajado sobre todo con cachorros (<1 mes) y destetados (1-12 meses) focas, que nacen entre Febrero y Abril. Sus madres los destetan a las 3-4 semanas y poco después comienzan a coger peces pequeños y camarones. Durante estas primeras etapas de la vida, se encuentran con muchas situaciones peligrosas; por ejemplo, siendo cazado, inanición, y varias enfermedades.

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Popeye, una foca del Pacífico sin relacionada con este estudio . Foto tomada por mí.

Yo estoy particularmente interesada en las enfermedades de las focas de puerto jóvenes. Ya que la comprensión de enfermedades en estos animales puede aumentar el superviviendo en este frágil etapa de sus vidas. Alrededor de 44% de las enfermedades de mamíferos marinos son un misterio. Eso significa que muchas focas mueren y la causa es desconocida y no tenemos idea de lo que les está matando. Por lo tanto, yo quería ayudar a descubrir enfermedades de mamíferos marinos. Empecé mi investigación con el tejido cerebral de 14 focas de puerto que se encontraron enfermos en la costa de Californiaen los EE.UU Primero busque por unos virus y encontré  virus de la familia Herpesviridae en cuatro de los animales. Estos virus anteriormente se han encontrado en los cerebros de focas de puerto en aguas europeas y norteamericanas. Un virus de esta familia (Phocine herpesvirus-1, PHV-1) es especialmente perjudiciale para las focas jóvenes, ya que tienen un sistema inmunológico poco desarrollado.

Sin embargo, las bacterias de esta investigación resultó ser un poco más interesante. Uno de nuestros descubrimientos significativos fue la presencia de Burkholderia y una cantidad de genes de Burkholderia que causan enfermedad. Burkholderia es un género interesante de bacterias que pueden ser zoonótica (se transmite de animales a los seres humanos);pero, también es ubicuo y puede ser inofensivo. Esta no es la primera vez que se presenta Burkholderia cuando alguien ha buscado en el cerebro de los mamíferos marinos. Sin embargo, es la primera vez que esta bacteria se encuentra en focas del Norte America. Así que ¿Dónde más se encuentra Burkholderia en el cerebro de los mamíferos marinos? Bueno, en el sudeste de Asia, esta bacteria se encuentra en un acuario, que causó la muerte de mamíferos marinos.

Nuestro otro hallazgo interesante de las bacterias viene de Coxiella burnetii . Semejante a Burkholderia se encontró en una gran abundancia con altas cantidades de genes que causan enfermedades. Coxiella burnetii es diferente a Burkholderia  en que no se encontró en todas nuestras focas de puerto; pero, sólo en tres de nuestros animales. Asimismo, este patógeno puede ser menos común en las poblaciones de focas de puerto en comparación con Burkholderia.

C.burnetii es un patógeno conocido que necesita replicarse dentro de una célula (obligar patógeno intracelular ) . Es mejor conocido por causar la fiebre Q; pero, en los mamíferos marinos causan la inflamación de la placenta ( placentitis ) y nunca se ha encontrado en el cerebro de las focas. De ese modo, pensamos que cuando estas focas estaban en la placenta, la placenta podría ser una fuente de infección para C. burnetii en los cachorros. ¡Pero esto es sólo es una hipótesis que necesita prueba!

Entonces, ¿Qué fue exactamente lo que aprendimos de todo esto? Pues nuestro estudio se añade a nuestro conocimiento sobre la distribución de Burkholderia en los mamíferos marinos. Y igual que en el sudeste asiático también puede ser la causa de la muerte de focas en los EE.UU. Además, ahora sabemos que C. burnetii puede infectar el cerebro de las focas y debemos investigar el origen de esta infección. A fin de cuentas, ahora podemos empezar a supervisar para estas bacterias en el cerebro de estos animales como posibles infecciones.

¿Alguien por favor piense en los mamíferos marinos ?!

Los mamíferos marinos reciben mucha atención en la ciencia popular debido a su carácter carismático. Nuestro laboratorio se centra principalmente en los arrecifes de coral en los cuales los mamíferos marinos a veces pueden ser pasados por alto.

Hola, mi nombre es Stephanie, soy miembro de el laboratorio Vega Thurber y la única estudiante en este laboratorio que decidido colocar los estudios en la microbiología de los mamíferos marinos. Mi compañero de laboratorio, Ryan, ahora esta buceando en el Mar Rojo y trabajando en KAUST. En el cual el se encuentra estudiando la diversidad de corales y la bacteria del coral localizado en el Mar Rojo. Ryan me dice que el mar esta rodeado con delfines pero aun el los esta ignorado. A través de este informe de delfines me entró la curiosidad de que otros mamíferos marinos Ryan pueda estar ignorando en el Mar Rojo.

It’s me Stephanie

Haciendo un poco de investigación, es fácil descubrir que el Mar Rojo es el hogar de muchos mamíferos marinos. Me e sorprendió, sobre todo que era el hogar de el dugongo, cual vaga por todo el Océano Pacífico en el Indo-Oeste. El dugongo pertenece al mismo orden que el manatí pero ha sido el único miembro en su familia, Dugongidae, porque la vaca marina de Steller fue cazado hasta su extinción en el siglo 18. El dugongo en sí no aparece como una especie en peligro para extinción, pero se considera vulnerable. A diferencia de los corales, los dugongos tienen una tendencia de nadar, entonces hace que el conteo de población se dificulte. Una nueva manera de resolver este problema es mediante de la utilización de vehículos aéreos no tripulados, pero esta tecnología aún esta en progreso.

Dugongos vs. manaties Encyclopædia Britannica Online. Retrieved 18 March, 2015, from http://global.britannica.com/EBchecked/media/57538/Features-of-dugongs-and-manatees-compared

A pesar de nuestra incapacidad para contar todos los dugongos mundialmente, la ciencia todavía puede usar modelos matemáticos para predecir los peligros que estos mamíferos puedan encontrar. El dugongo como muchos mamíferos marinos, incluyendo el mamífero más amenazado (la vaquita, una marsopa), se ve amenazada por la sobrepesca. Inicialmente esto sonaba un poco contradictorio para mí, ya que los dugongos son principalmente herbívoros, pero en ocasión se comen deliciosos mariscos. Pero, la sobrepesca afecta dugongos porque conduce a la destrucción de las praderas de pastos marinos, que es donde los dugongos les gusta nadar y comer. Dugongos no son los únicos afectados por la sobrepesca, esto causa problemas ecológicos, sociales y económicos. Una forma de ayudar el problema de la sobrepesca es mediante la compra de productos pesqueros sostenibles, que se hace más fácil mediante el uso de una aplicación de Seafood Watch.

Como mis estudios son concentrado en la microbiología, me gustaría terminar este puesto con un poco mas informe de microbiología. Curiosamente, hay pocos estudios que investigan el microbioma de muchos mamíferos marinos, pero resulta que hay un estudio sobre el intestino dugongo! Que emocionante, no?! La microbiología de el intestino se puede estudiar mediante el examen de heces frescas. En este estudio científico recogieron las heces de los dugongos silvestres y en cautiverio. De las heces del dugongo se extrajo el ADN y utilizaron técnicas de DGGE. Se concluyo que los dugongos cautivos y salvajes tienen diferentes comunidades de bacterias en el intestino. Resulta que dugongos cautivos tienen menos tipos de bacterias, y esto puede ser considerados menos saludable.

Espero que ustedes hayan disfrutado este puesto de mamíferos marinos y esperen algunos más en el futuro.

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