¿Cómo las ranitas coquí jóvenes equilibran las demandas de crecimiento y de combatir enfermedades?

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El coquí común es una rana pequeña pero emblemática de Puerto Rico. Su canto melodioso, “co-quí”, es una canción de cuna para los puertorriqueños.

Pero son mucho menos bienvenidos en lugares como Florida y Hawái, donde la especie es invasora. En estos estados, estas pequeñas ranas pueden parecer imposibles de erradicar.

Pero, en efecto, un hongo mortal ha contribuido a la disminución de más de 500 especies de anfibios en el mundo, incluyendo el coquí común.

En Puerto Rico, donde este hongo está presente desde 1976, las ranas infectadas tienden a ser más pequeñas que las sanas. Las ranas pequeñas de cualquier especie tienen mayor riesgo de morir.

Para las ranitas, sobrevivir es un juego de alto riesgo sin botón de pausa. Cada pizca de energía invertida en defensas inmunes para prevenir la infección no puede usarse para crecer, y viceversa. Y para las ranas jóvenes, este juego de inversión de energía es especialmente crítico porque equivocarse puede significar el fin del juego.

Entonces, ¿cuáles son los procesos que generan diferencias de tamaño entre las ranas infectadas y las sanas?

Somos parte de un equipo de investigadores de la Universidad de Florida que estudia cómo las enfermedades configuran las poblaciones silvestres. En nuestra investigación más reciente, integramos datos de campo y modelos matemáticos para evaluar cómo los coquíes juveniles invierten su energía a medida que crecen y lidian con infecciones.

Queríamos entender cómo estas compensaciones de energía se desarrollan a lo largo del tiempo y si la época – es decir, si es caliente o fría – en la que salen de sus huevitos afecta la probabilidad de sobrevivir hasta alcanzar la madurez sexual y de reproducirse a lo largo de su vida.

Ranas diminutas con grandes desafíos

Los coquíes depositan sus huevos en tierra y no atraviesan una etapa de renacuajo; es un proceso llamado desarrollo directo. Esto significa que eclosionan como adultos en miniatura, más pequeños que la uña del meñique.

Los machos cuidan sus camadas de huevos y de recién nacidos, llamados neonatos. Los coquíes miden menos de 0.4 pulgadas (1 cm) de largo al nacer. Se tardan alrededor de un año en convertirse en adultos, cuando miden poco más de una pulgada (2.9 cm). Su tamaño tan pequeño dificulta que puedan marcarse y rastrearse en la naturaleza. Eso significa que los periodos más importantes para el crecimiento y la sobrevivencia también son los más difíciles de estudiar directamente.

Los coquíes se reproducen todo el año con un pico en los meses calientes entre mayo y agosto. En esta época también hay más ranas infectadas con el hongo.

Las ranitas que nacen durante los meses más fríos, entre diciembre y abril, se exponen a menos animales infectados, pero los que están infectados tienen una mayor cantidad de hongo mortal en su piel. Las temperaturas frías alteran la fisiología de las ranas, suprimen la función inmune y perturban la comunidad de microorganismos benéficos. Esto se traduce en una mayor carga de hongos.

Independientemente de cuándo nazcan, todos los coquíes están expuestos al hongo mortal desde bien temprano en su vida, cuando son más susceptibles a morir.

Un juego estratégico de supervivencia

Debido a que estas ranitas diminutas son tan difíciles de estudiar, usamos modelos matemáticos para simular cómo los juveniles podrían crecer, infectarse y sobrevivir en diferentes condiciones ambientales.

Los modelos de optimización que usamos para identificar comportamientos estratégicos para la supervivencia de las ranas se han aplicado en muchas disciplinas, desde finanzas hasta ecología reproductiva.

Nuestros modelos nos permitieron modificar factores como la cantidad de alimento disponible, la probabilidad de infección y el riesgo de mortalidad, reflejando los patrones que observamos en la naturaleza y en experimentos. Por ejemplo, sabemos que hay más presas disponibles y más ranas infectadas en las épocas calientes, y que el riesgo de mortalidad aumenta en juveniles infectados.

En nuestro modelo, pensamos en este proceso como un juego estratégico de un solo jugador: en cada etapa de la vida, las ranas parecen “decidir” cómo utilizar su energía. Pueden usarla para crecer, pueden usarla para combatir la infección o pueden dividirla entre ambos procesos.

Por supuesto que las ranas no toman estas decisiones conscientemente. Más bien, estos patrones de comportamiento reflejan estrategias moldeadas por la evolución. A lo largo de generaciones, los individuos que invierten energía en formas que aumentan las tasas de supervivencia tienen mayor probabilidad de llegar a la madurez sexual y de transmitir sus rasgos.

Usando este enfoque, identificamos algunas reglas simples para sobrevivir como un coquí juvenil.

Regla 1: Crecer primero, hasta que sea demasiado arriesgado

Cuando los niveles de infección son bajos, las ranas tienden a priorizar el crecimiento. Crecer rápido ayuda a esquivar depredadores y madurar más rápido. Cuando los niveles de infección aumentan, esa estrategia cambia. Las ranitas invierten más energía en defensas inmunes a pesar de que esto disminuye su tasa de crecimiento. En otras palabras, toleran la infección hasta cierto punto, pero priorizan combatir la enfermedad cuando esta se convierte en una amenaza letal.

Regla 2: La infección tiene costos escondidos

Nuestros resultados muestran que las ranas infectadas crecen más lentamente y tardan más en madurar. Estos retrasos reducen su supervivencia y su fecundidad a lo largo de su vida.

Esto ayuda a explicar los patrones que observamos en la naturaleza: los coquíes infectados tienden a ser más pequeños que los sanos. La infección no solo determina si las ranitas viven o mueren, sino que también moldea su crecimiento y desarrollo.

Regla 3: El tiempo lo es todo

La época en que los coquíes nacen influye de manera significativa en su supervivencia. En ambientes tropicales, la disponibilidad de alimentos y el riesgo de infección varían a lo largo del año. Las ranas que nacen al comienzo de la época caliente, alrededor de mayo cuando el alimento es más abundante, crecen más rápido, maduran en menos tiempo y tienen mayores tasas de supervivencia. En cambio, las ranas que nacen en condiciones menos favorables se enfrentan a un inicio más lento y a una menor probabilidad de supervivencia.

¿Por qué estas decisiones son importantes?

Nuestros hallazgos muestran que el efecto de los patógenos va más allá de la muerte inmediata. Incluso las infecciones no letales pueden influir en el crecimiento, el desarrollo y la reproducción futura — ocultando los costos que podrían determinar la recuperación de las poblaciones.

Además de ayudarnos a comprender mejor a los coquíes en la naturaleza, entender estas compensaciones también puede servir de guía para la conservación. Por ejemplo, los programas de cría en cautiverio suelen liberar ranas en la naturaleza, y coordinar las liberaciones con las condiciones ambientales más favorables puede aumentar la supervivencia. Por otro lado, nuestros modelos también identifican momentos en los que estas ranas son más vulnerables a las medidas de control de especies invasoras.

En términos más generales, este enfoque puede ayudar a predecir cómo los animales responderían a cambios ambientales, a brotes de enfermedades y al cambio climático.

La próxima vez que escuches una rana cantar en la noche, recuerda que su supervivencia depende de una serie de “decisiones” invisibles al inicio de su vida. Estos movimientos no se realizan conscientemente, sino que están determinados por la evolución, el momento oportuno y los desafíos de un mundo cambiante.