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Biología teórica, modelo y experimentos aplicados al entendimiento de la dinámica poblacional del mosquito Aedes aegypti

By Victoria Teresa Romeo Aznar

Abstract

El mosquito Aedes aegypti es el principal vector de importantes enfermedades virales, como el dengue, la fiebre amarilla y la fiebre chikungunya. El dengue es una enfermedad de gran relevancia para la salud pública mundial hoy en día, mientras que una pandemia de chikungunya se expande por América y está a las puertas de la Argentina. Para el estudio de una posible epidemia, es necesario tener conocimiento de la población de mosquitos adultos. Particularmente, la población de hembras representan un factor clave, pues para completar su ciclo de ovogénesis deben ingerir sangre, transmitiendo de este modo la enfermedad. Para planear métodos de control sobre la población de mosquitos, se requiere una comprensión teórica de su desarrollo con capacidad predictiva. En esta Tesis se estudia la dinámica poblacional del mosquito Aedes aegypti mediante el diseño de un modelo estocástico no lineal explícitamente espacial llamado aedesBA. Matemáticamente, consiste en un proceso de Markov no lineal, normalmente concebido como un proceso de Poisson denso-dependiente con tiempos exponencialmente distribuidos. Las características no lineales se introducen a través del mecanismo de regulación de la población: la competencia intraespecífica en el estado larval. Inicialmente, de los factores ambientales, el modelo solo consideraba la temperatura como factor relevante. Sin embargo es bien sabido que la eclosión de los huevos del mosquito Aedes aegypti tiene una fuerte correlación con la inundación del sitio de cría. Se vio que al introducir este factor como disparador de la eclosión era necesario introducir un mecanismo de regulación de la población con mayor realismo que el mecanismo efectivo usado en primer lugar. Algunos experimentos biológicos indican la existencia de una dilatación en los tiempos de pupación a medida que escasea el alimento en la etapa larval. Sin embargo, con este solo fenómeno no se obtuvieron resultados razonables por lo que para obtener un regulador adecuado hubo que considerar conjuntamente otros factores. Estos otros factores que mostraron ser lógicos y presentan resultados experimentales que los respaldan son: un incremento de la mortalidad de larvas a partir de ciertos niveles de escasez de alimentos y una eclosión de huevos también relacionada con la cantidad de alimento disponible en el sitio de cría. Se sumó entonces a la ecología del mosquito la dinámica de la abundancia de comida disponible en la etapa larval. Utilizando datos de campo asociados a la positividad de ovitrampas, se puso a prueba el nuevo modelo poblacional aedesBA. Se encontró un buen desempeño en la descripción de estos datos experimentales, consiguiendo una buena adaptación a las temporadas de mosquitos con periodos de sequía y normales, siendo particularmente bueno al final de la temporada. Sin embargo presenta dificultades en el seguimiento de lluvias aisladas dando una sobredispersión, como también una actividad de oviposición excesiva al principio de la temporada. Estas dificultades, se asociaron a una pobre descripción del proceso de desarrollo de las larvas y también a una posible sobre estimación en la fecundidad. A pesar de que varios experimentos muestran dilatación del tiempo en el estadío larval debido a una disminución de los alimentos, los resultados no siempre resultan comparables. Esto ocurre principalmente debido a que los protocolos experimentales utilizados no permiten un desacople entre el desarrollo del individuo y la dinámica propia de la comida. Además no se encuentran discusiones respecto a la dispersión alrededor de estos tiempos medios de maduración. Se realizó un experimento que permitió estudiar los tiempos de desarrollo con respecto a la densidad de recursos disponibles. Se dispusieron conjuntos iniciales de 30 larvas a distintos niveles de comida que se mantuvieron constantes a lo largo del experimento. Diariamente se contó el número de larvas en cada estadío, la temperatura se mantuvo constante y las alas de los adultos emergentes fueron medidas. Se propuso un modelo de desarrollo en donde, para madurar, el mosquito debe progresar desde su estado inmaduro hasta la adultez, en sucesivos estadíos intermedios. Estos estadíos se encuentran exponencialmente distribuidos, de acuerdo a dos diferentes tasas; una tasa dependiente de la abundancia de comida y la otra independiente de ésta. Además, se presenta un modelo general para el crecimiento corporal, pues la fecundidad está relacionada con el peso del adulto. Estos dos modelos, el de maduración y el de desarrollo corporal, acoplados pueden explicar los resultados experimentales obtenidos. Mientras hay comida en abundancia los estadíos intermedios tienen la misma duración, pero al escasear, el tiempo transcurrido en los estadíos dependientes de la comida se vuelve considerablemente más grande. En consecuencia los tiempos medios de desarrollo aumentan y la cohorte se dispersa, de forma tal que la varianza sigue una relación cuadrática con el tiempo medio. Esto indica que la dispersión de la cohorte responde a las mismas causas que a los atrasos en la maduración. Este conocimiento junto a datos reportados dan un indicio de que el entorno natural (es decir, fuera del laboratorio) del mosquito podría estar posicionado en los niveles bajos de alimentación. La última etapa consistió en introducir al modelo poblacional aedesBA, lo aprendido sobre los tiempos de maduración y desarrollo corporal en relación al nivel de alimentación de los estadíos preimaginales. Se encontró que esta última versión de aedesBA, mejora la descripción de las observaciones de campo de positividad de ovitrampas, sobre todo al comienzo de la temporada de actividad y en el seguimiento de las lluvias aisladas. Como método general se utilizó al modelo para controlar la consistencia lógica del conocimiento biológico incorporado. De este modo, detectar el conocimiento faltante que derivó en la realización de experimentos y también en nuevas conceptualizaciones de los procesos biológicos involucrados. Es decir, el proceso de construcción transitado no sólo llevó a tener una mejor descripción, si no que también llevó a un mejor entendimiento biológico de la dinámica poblacional del mosquito Aedes aegypti

Publisher: Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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