Cada especie animal tiene una temperatura óptima a la que puede metabolizar los alimentos y su sistema inmunológico puede combatir mejor los patógenos.
Nuestra investigación reciente muestra que la temperatura afecta directamente al sistema inmunológico de los vertebrados, independientemente de cómo regulan su propia temperatura corporal. Al principio, las temperaturas ligeramente más cálidas estimulan el sistema inmunológico de muchos animales. Pero cuando las temperaturas aumentan aún más, las condiciones favorecen a los patógenos, organismos que causan enfermedades.
Esto es una preocupación real porque es probable que muchos patógenos que se encuentran en regiones más cálidas amplíen su alcance a medida que cambia el clima.
¿Cómo mantienen los animales su temperatura corporal?
Los diferentes tipos de vertebrados tienen formas muy diferentes de mantener una temperatura corporal óptima.
Los mamíferos y las aves son endotermos. En condiciones de frío, pueden mantener su temperatura corporal cerca de la óptima quemando energía almacenada en forma de grasa. Animales como los renos pueden vivir en temperaturas tan bajas como -40°C mientras mantienen una temperatura corporal central de 38-40°C.
En el otro extremo están las serpientes, lagartos y otros animales poiquilotérmicos, los llamados animales de “sangre fría” que dependen de su entorno para cambiar su temperatura. Si tienen demasiado frío, buscan el sol. Si hace demasiado calor, buscan sombra.
Independientemente del método, el objetivo es el mismo: mantener la temperatura corporal lo más cercana posible a la óptima.
Los eslizones de lengua azul, como poiquilotermos, se calientan al sol y se refrescan a la sombra. JJ Harrison/Wikimedia, CC BY-NC-ND Los patógenos también tienen preferencias de temperatura
Los patógenos son muy diversos. Algunos prefieren condiciones más cálidas, mientras que otros prefieren condiciones más frescas. Para algunos, las altas temperaturas pueden impedir su reproducción. Pero para otros, el calor es fantástico. El mortal virus del Ébola se reproduce mejor a 41°C.
Los rinovirus, que causan resfriados, prefieren las temperaturas ligeramente más bajas (33°C) que se encuentran en el tracto respiratorio humano.
En las aves, se ha demostrado que los brotes de la mortal influenza aviar H5N1 ocurren poco después de una fuerte caída de la temperatura.
Al hongo que causa el devastador síndrome de la nariz blanca en los murciélagos le gustan las temperaturas más frescas (12-16°C). Cuando los murciélagos hibernan, su temperatura corporal desciende y su respuesta inmune no es tan fuerte. En este punto el hongo puede penetrar.
Este pequeño murciélago marrón (Myotis lucifugus) sufre la enfermedad de la nariz blanca, que casi siempre es mortal. Servicio de Pesca y Vida Silvestre de EE. UU./Flickr, CC BY-NC-ND
La mayoría de las especies de peces son poiquilotérmicas. Si se exponen a agua más fría de lo óptimo, sus defensas inmunitarias se reducen y se vuelven más susceptibles a patógenos como el virus de la septicemia hemorrágica viral o la bacteria Flavobacterium psychrophilum, que causa la enfermedad del agua fría.
La enfermedad del agua fría afecta a muchos salmónidos de agua dulce, como el ayu (Plecoglossus altivelis). Apple2000/Wikimedia Commons, CC BY-NC-ND
Actualmente, el número de ranas y otros anfibios está disminuyendo en todo el mundo. La causa principal es la enfermedad quitridiomicosis, causada por el hongo quitridio. Esta enfermedad ha provocado la extinción de al menos 90 especies. Este hongo vive en agua o suelo húmedo y prefiere el frío. A medida que el mundo se calienta, es probable que el hongo obtenga acceso a nuevas masas de agua y huéspedes anfibios.
Los investigadores han descubierto que las ranas leopardo (Rana yavapaiensis) que viven en aguas más cálidas se infectan menos que las ranas que viven en aguas más frías. Investigadores australianos están construyendo ahora “saunas para ranas” que permiten a las ranas infectadas acabar con la infección.
¿Cómo afecta la temperatura al sistema inmunológico de los animales?
Cuando la temperatura corporal de un animal está por debajo del nivel óptimo, es posible que no proporcione una defensa inmune tan fuerte contra patógenos específicos. Curiosamente, descubrimos que este efecto parece debilitar sólo ciertas defensas, mientras que las defensas innatas del animal no se ven afectadas.
Las ardillas terrestres y muchas otras especies pueden entrar en breves períodos de hibernación conocidos como letargo. En este estado, su metabolismo se ralentiza, su temperatura corporal desciende y disminuye el número de células y moléculas circulantes responsables de las defensas inmunitarias específicas. En la mayoría de los casos, la temperatura corporal más baja también impide que los patógenos se multipliquen. Una vez que el animal sale de su letargo y su cuerpo se calienta, se restablecen sus respuestas inmunitarias específicas.
Las tuzas (Callospermophilus lateralis) hibernan durante los meses más fríos. Roger Culos/Wikimedia, CC BY-NC-ND
¿Cómo funciona esto? Cuando la temperatura baja, se producen cambios en la estructura física de las moléculas necesarias para crear una defensa específica contra el patógeno, imposibilitando una respuesta inmune. Por ejemplo, el complejo mayor de histocompatibilidad, una molécula inmunitaria clave que se encuentra en casi todos los vertebrados, pierde su capacidad de unirse a otras moléculas del sistema inmunitario con el frío.
El calor funciona de manera diferente. Los humanos y todos los demás organismos endotérmicos pueden causar fiebre, lo que significa que el sistema inmunológico eleva la temperatura corporal para evitar que se multipliquen bacterias, virus u otros patógenos invasores. La fiebre pone en desventaja a la mayoría de los patógenos y desencadena respuestas inmunitarias específicas. Pero demasiado calor es un problema porque puede estresar el cuerpo o incluso provocar la muerte. Afortunadamente, unas moléculas especiales llamadas proteínas de choque térmico pueden proteger las células del calor y ayudar a restaurar las proteínas necesarias para inducir una respuesta inmunitaria específica.
Los lagartos, peces y otros animales poiquilotérmicos no pueden elevar su propia temperatura corporal. En cambio, cuando contraen una infección, utilizan una “fiebre conductual”: se trasladan a un ambiente más cálido para estimular su respuesta inmune.
¿Podemos usar esto para proteger especies?
Saber cómo la temperatura afecta el sistema inmunológico de los animales nos permite planificar nuevas formas de proteger a las especies en peligro de extinción.
Podemos utilizar calor o frío para cambiar la temperatura corporal y desencadenar respuestas inmunitarias o evitar que los patógenos se multipliquen.
Pero a medida que el cambio climático se intensifica, los rápidos cambios de temperatura traerán muchos cambios indeseables para los animales. Los patógenos amantes del calor, como la malaria, ampliarán su alcance, al igual que los parásitos amantes del frío, como las garrapatas. Por ejemplo, los inviernos más suaves en Canadá y Estados Unidos permiten que las garrapatas del invierno sobrevivan al frío. Estos parásitos chupadores de sangre están matando a muchos alces jóvenes.
Cuanto más comprendamos cómo se cruzan la temperatura y el sistema inmunológico animal, mejor podremos ayudar a los animales, pase lo que pase.
