Lucha contra las enfermedades transmitidas por garrapatas con la informática

Científicos de BU en herramienta predictiva de formación de equipos para mantener a los insectos bajo control

Las garrapatas estrella solitaria, que prevalecen en el sureste de los Estados Unidos, tienen “piezas bucales inusualmente largas”, según registros militares de la década de 1940. Produjeron mordeduras dolorosas que dejaron a los soldados con cicatrices y, en algunos casos, con heridas sin curar durante hasta cuatro años después de la extracción de la garrapata.

Estas garrapatas también traen otros peligros a los soldados. Portan tularemia, también llamada fiebre del conejo, que es rara pero puede ser mortal. También portan ehrlichiosis, que causa fatiga y dolores. Entre 2000 y 2008, la cantidad de casos de ehrlichiosis en los Estados Unidos se cuadruplicó con creces, de 200 por año a 961, con la mayoría de los casos en el sureste, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades. Al igual que con la enfermedad de Lyme, común en el noreste, estas infecciones bacterianas se pueden tratar con antibióticos si se detectan a tiempo o se previenen controlando si hay garrapatas después de actividades al aire libre.

Pero para los soldados estadounidenses en las bases del sureste, que pasan horas entrenándose arrastrándose boca abajo en los bosques y pastos donde viven las garrapatas, tales precauciones pueden no ser tan prácticas. “Como alguien que hizo trabajo de campo en el sureste, la idea de hacer ejercicios militares en ese hábitat me da escalofríos”, dice Michael Dietze, profesor asociado de tierra y medio ambiente de la Facultad de Artes y Ciencias.

Los militares se toman en serio la amenaza de las enfermedades transmitidas por garrapatas y ya administran la tierra para controlar las garrapatas. Pero el cambio climático y la afluencia de hierbas invasoras están alterando el paisaje de maneras que podrían hacer que las técnicas de manejo existentes, como los incendios controlados, sean más riesgosas. Entonces, Dietze, un experto en pronóstico predictivo de cambios en los ecosistemas, y sus colegas están utilizando una subvención de $ 2.45 millones por cinco años del Programa de Investigación y Desarrollo Ambiental Estratégico, que está financiado por el Departamento de Defensa de EE. UU., el Departamento de Energía de EE. UU. y la Agencia de Protección Ambiental, para obtener más información sobre cómo están cambiando los bosques de pinos del sureste y las garrapatas que viven en ellos.

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El equipo interdisciplinario, que incluye a Dietze y expertos que estudian pastos y garrapatas, se aventurará en el campo para descubrir cómo el cambio climático, los pastos invasivos y los incendios están afectando el hábitat y, a su vez, cómo el hábitat influye en las garrapatas y las enfermedades transmitidas por garrapatas. Usando esa información, construirán una herramienta predictiva que ayudará a los administradores de tierras en las bases militares a decidir cuándo y cómo controlar las garrapatas.

“Los administradores de tierras militares necesitan más información sobre cómo responder a estos cambios en el paisaje que interactúan y se retroalimentan entre sí”, dice Dietze. “Quieren saber cómo salir adelante de este problema”.

Actualmente, el ejército de EE. UU. utiliza el fuego para gestionar el paisaje en las bases militares. Las quemas controladas preservan los pinos y frenan el crecimiento de vegetación no deseada. Un posible beneficio secundario del fuego y otras herramientas de manejo de la tierra, como el deshierbe y los herbicidas, es que matan las garrapatas del pasto en las que viven y ahuyentan a los ciervos que las transportan.

Pero los cambios climáticos y los pastos invasivos están provocando quemaduras más intensas que son más difíciles de controlar. Para comprender cómo interactúan el fuego, el clima y los pastos invasivos, un equipo de ecólogos dirigido por  Luke Flory , ecólogo de plantas de la Universidad de Florida, visitará más de una docena de bosques de pinos en bases militares en el sureste con diferentes historias de incendios, invasión de plantas y otras perturbaciones, como la sequía. En estos sitios, dispersos en Louisiana, Mississippi, Carolina del Sur, Georgia, Alabama y Florida, el equipo recopilará datos sobre las poblaciones de pastos nativos e invasivos, venados de cola blanca y garrapatas.

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Para recolectar y contar las garrapatas, las atraerán con dióxido de carbono (las garrapatas creen que proviene de un huésped potencial) y las atraparán con cinta adhesiva. Dado que los investigadores saben cuánto viaja una garrapata en un período de tiempo determinado, el método proporciona una medida bastante buena de la densidad de garrapatas en el área. También recogerán garrapatas a la antigua usanza. “Simplemente arrastramos un trozo de tela blanca a través de un área cubierta de hierba y las garrapatas saltan sobre él”, dice Flory.

Bosque de pinos de hoja larga, común en el sureste de EE. UU. Este rodal forestal es parte de una estación biológica de 9,300 acres operada por la Universidad de Florida. Los científicos recopilan datos sobre el paisaje y cómo cambia en relación con el manejo del fuego, las especies invasoras y el cambio climático. Foto cortesía de Michael Dietze

Las garrapatas se envían al laboratorio del investigador principal  Brian Allan , entomólogo de la Universidad de Illinois. El equipo de Allan evaluará la relación entre las garrapatas y los patógenos que causan enfermedades. Una pregunta es si los cambios en el clima y el hábitat alterarán los niveles de enfermedad. “Nos preocupan los impactos potenciales del cambio climático en el riesgo humano de exposición a enfermedades, incluidas las transmitidas por garrapatas”, dice Allan.

Cada dato se vinculará con el historial de incendios del paisaje, las tendencias climáticas y la composición de plantas y vida silvestre. “Tenemos que conectar todas estas piezas para entender por qué tenemos ciertas densidades de garrapatas y patógenos”, dice Flory.

Esas conexiones ocurren en el laboratorio de Dietze, donde la estudiante graduada Tempest McCabe (GRS’21) usará los datos para construir modelos matemáticos de cómo los pastos, la vida silvestre y las garrapatas responden a diferentes condiciones. Ella se basa en un modelo existente que ya predice cambios en un paisaje determinado, como un bosque de pinos del sur, en función de las tendencias de temperatura y lluvia causadas por el cambio climático.

Parte del trabajo de McCabe será introducir en el sistema una hierba invasora problemática, llamada hierba cogon. Comenzará por modelar la hierba cogon como una hierba genérica, pero a medida que fluyan los datos, ajustará cómo crece, se propaga y responde la hierba cogon a diferentes condiciones climáticas y perturbaciones, como el fuego. “Con más información, la representación de la hierba será cada vez mejor”, dice.

En última instancia, el equipo de Dietze colocará representaciones de pastos, ciervos y garrapatas en un sistema que proyectará cómo cambiarán sus poblaciones en diferentes escenarios climáticos. En primer lugar, predecirán cambios en el hábitat en respuesta a diferentes condiciones climáticas, incendios y escenarios de gestión de la tierra. Luego, dados los cambios de hábitat previstos, pueden proyectar poblaciones de garrapatas y riesgos de enfermedades transmitidas por garrapatas.

El paso final del equipo será la creación de una herramienta útil para administradores de tierras en bases militares y en otros lugares, haciéndola interactiva y accesible a través de la web. Ellos imaginan a los administradores de tierras usando la herramienta para probar diferentes escenarios de gestión de tierras, tales como programas de incendios controlados, bajo condiciones climáticas y de hábitat actuales y cambiantes. “La idea es crear herramientas que se relacionen directamente con los problemas ambientales a los que se enfrentan las personas y ayudarlas a anticiparse a los problemas y gestionarlos”, dice Dietze.

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