Resumen de Las bacterias como agentes modeladores de las estrategias vitales en aves
Los efectos de los diferentes tipos de bacterias en la reproducción y evolución de las aves han sido escasamente investigados. La mayor parte de nuestro conocimiento proviene principalmente de la avicultura, donde las repercusiones económicas y de salud pública son muy importantes. En condiciones naturales, existen algunos indicios de efectos negativos de las bacterias sobre el embrión, como así lo demuestran algunos experimentos que al alterar la carga bacteriana de la superficie de los huevos, afectan a la eclosión de estos. Por ello, cualquier rasgo que disminuya la carga bacteriana podría verse favorecido por selección natural y fijado rápidamente en la población. En este contexto, algunos caracteres de estrategia vital relacionados con el comportamiento y la reproducción de este grupo de animales se han considerado funcionales, reduciendo la probabilidad de infección de huevos o pollos por bacterias oportunistas. El tipo de nido, el uso de plumas y plantas para forrar el nido o el comienzo de la incubación (con la puesta completa o no) podrían al menos parcialmente influir en la carga bacteriana de los nidos de las aves silvestres, y por tanto en la carga bacteriana de sus huevos. En esta tesis doctoral exploramos la asociación interespecífica entre la variación en la carga bacteriana de la superficie de las cáscaras de los huevos entre 24 especies de aves en la comarca de Guadix y las estrategias que estas especies siguen en sus nidos. En concreto, al principio y durante la incubación, estimamos la carga bacteriana y su crecimiento para cuatro tipos de bacterias: bacterias mesófilas totales (como una estima de la carga bacteriana total), y de tres tipos de microorganismos con conocida capacidad para penetrar el interior de los huevos: Enterococcus, Staphylococcus y Enterobacteriaceae. Una vez controlado el análisis por las diferencias significativas encontradas entre los diferentes años de estudio, encontramos, que las variaciones en la carga bacteriana de la superficie de los huevos y su crecimiento fueron menores dentro de la especie que entre especies, validando así el uso de la carga bacteriana y su crecimiento en análisis comparativos entre especies. El efecto significativo del año sugiere también una influencia ambiental en la carga y crecimiento de las bacterias en la superficie de los huevos. La variación interespecífica fue explicada por el tipo de nido, el material usado para forrarlos (plantas o plumas), y el comportamiento incubador, aunque la importancia de cada uno dependió del año de muestreo y del tipo bacteriano en cuestión.
Una vez controlada estadísticamente la variación interespecífica, la variación intraespecífica en carga de bacterias mesófilas totales y el crecimiento relativo de enterobacterias explicaron significativamente la variación en el éxito de eclosión, apareciendo relacionados negativamente. Sin embargo, el crecimiento de Enterococcus a lo largo de la incubación estuvo positivamente relacionado con el éxito de eclosión. A nivel interespecífico, la carga bacteriana o su crecimiento no explicaron las diferencias en eclosión entre especies. Estos resultados sugieren que, aunque a nivel intraespecífico aquellos individuos con una mayor carga bacteriana sufren una mayor probabilidad de fallos de eclosión, cada especie podría estar adaptada a soportar la carga bacteriana típica de sus nidos.
Dado el papel que juega el material del nido en el ambiente bacteriano, exploramos en la golondrina común (Hirundo rustica) la relación entre: la carga bacteriana de los huevos, las plumas utilizadas para forrar los nidos y el éxito de eclosión. Existen evidencias que sugieren que el color de las plumas podría influir en la comunidad bacteriana de las mismas, y por ello hemos explorado experimentalmente la importancia de la elección del color de las plumas en el ambiente bacteriano del nido y su influencia en el éxito de eclosión. Encontramos que las golondrinas eligieron fundamentalmente plumas blancas para forrar sus nidos y que, además, los nidos experimentales con más plumas blancas al principio de la incubación experimentaron una menor probabilidad de que ocurrieran fallos en la eclosión. Además, el número de plumas estuvo negativamente relacionado con la carga bacteriana de la superficie de los huevos. Estos resultados sugieren que la preferencia de las golondrinas por plumas blancas para forrar sus nidos puede estar relacionada con un descenso en la carga bacteriana de la superficie de los huevos y un aumento en el éxito de eclosión.
Los visitantes del nido tales como los parásitos pueden actuar como vectores de bacterias, afectar las condiciones higiénicas de los nidos y, por tanto, influir en el ambiente bacteriano de estos. Nosotros comprobamos este escenario hipotético en el sistema de parasitismo de cría críalo (Clamator glandarius) urraca (Pica pica). El críalo visita los nidos de su hospedador, la urraca, y frecuentemente daña o rompe alguno de los huevos del hospedador durante la puesta o visitas posteriores, lo cual podría favorecer la colonización de bacterias y su posterior crecimiento. De acuerdo con esta hipótesis, encontramos que la carga bacteriana de la superficie de los huevos de urraca fue mayor en nidos parasitados. Debido a que encontramos evidencias apoyando la asunción de que la carga bacteriana de los huevos de urraca está relacionada con la probabilidad de infección del embrión, estos resultados sugieren que el parasitismo de cría incrementa la probabilidad de infección bacteriana de los huevos de urraca. Además, comparaciones entre la carga bacteriana de huevos de urraca y críalo revelaron que i) la cáscara de los huevos de críalo adquirieron menor densidad bacteriana que los de su hospedador al urraca, y que ii) la prevalencia de bacterias en huevos no eclosionados fue mayor para la urraca que para los críalos. Estas diferencias se pueden explicar porque los huevos parásitos, pero no los del hospedador, siempre experimentan el ambiente bacteriano de nidos parasitados. Por tanto, nuestros resultados sugieren que los huevos parásitos estarían mejor adaptados a ambientes con alto riesgo de contaminación bacteriana que los de su hospedador la urraca.
Nuestro estudio de la comunidad bacteriana en huevos de aves está limitado a técnicas dependientes de cultivo lo que implica algunas limitaciones a la hora de caracterizar las comunidades, ya que sólo una parte de las bacterias son cultivables. El uso de técnicas moleculares tiene grandes ventajas en este aspecto, pero se necesitan protocolos de laboratorio que dependen de las características del material muestreado. La identificación molecular de las bacterias de nuestras muestras de la superficie de huevos de aves silvestres necesita de protocolos apropiados para muestras con escasa carga bacteriana o con propiedades que dificultan ésta. Por ello, en esta tesis hemos puesto a punto protocolos de muestreo, extracción y purificación de DNA para este tipo de muestras. Presentamos una mejora del método de extracción de DNA mediante Chelex100 para muestras bacterianas obtenidas de la superficie de los huevos. Con las modificaciones propuestas el éxito de amplificación ha pasado de un 20% a un 100% de los métodos tradicionales o kits comerciales frente a casi el 100% que se obtuvieron con este nuevo método. El rendimiento de este método abre nuevas vías como método independiente de cultivo para el estudio de la comunidad bacteriana y su efecto en la reproducción de las aves.
En la presente tesis presentamos resultados indicadores de la influencia de los ambientes bacterianos sobre la reproducción de las aves, y sobre la evolución de estrategias vitales que de alguna forma permiten controlarlos y así reducir la probabilidad de contaminación bacteriana de los embriones. Serán necesarias nuevas investigaciones que permitan establecer relaciones causa-efecto en las relaciones que hemos encontrado, lo que sin duda abrirá nuevas y fascinantes cuestiones en biología evolutiva.
