Ciencia | Ecología
30 de septiembre de 2013

¿Raid, Off o taparse bien?: De mosquitos y epidemias

Lic. Mario Ignacio SIMOY

Sin duda que alguna vez has querido saber cuántos mosquitos te faltarían matar para poder dormir tranquilo lo que queda de la noche (o de la siesta), y hasta te has quejado porque el insecticida que compraste no es tan bueno como lo promocionan en la televisión. Para tu consuelo, te cuento que hay algunos investigadores, de nuestro país y de todo el mundo, pensando en un sentido muy parecido al tuyo.

Desde el año 2011, en el Instituto Multidisciplinario sobre Ecosistemas y Desarrollo Sustentable, un grupo de investigadores y becarios, estamos trabajando para poder modelar la dinámica poblacional de una especie de mosquitos que se llama Aedes aegypti. Seguro has escuchado hablar de esta especie de mosquito, ya que es uno de los más famosos. Su fama se debe a que es el vector transmisor de algunas enfermedades como son la fiebre amarilla y el dengue.

Pero... ¿qué es modelar la dinámica poblacional de una especie? Cuando hablamos de dinámica poblacional nos referimos al desarrollo de una población en el tiempo y en el espacio. Esta está determinada por factores como el tamaño de la misma, su estructura de edad o la relación entre géneros, entre otros parámetros que actúan en los organismos, en la población y en el medio ambiente. Nuestra intención es poder analizar esta dinámica, lo cual nos ayuda a comprender mejor a la población con la que estamos trabajando y a determinar los factores que producen cambios o alteraciones y los mecanismos por los que estos ocurren. Para lograr esto lo que hacemos es desarrollar, mediante diferentes técnicas, modelos matemáticos, es decir, describir de forma matemática, teórica y rigurosa una situación real, en nuestro caso, la dinámica poblacional del mosquito.

Los modelos matemáticos se han ganado su lugar en la teoría ecológica como generadores de hipótesis, instrumentos de predicción y herramientas de descripción cuantitativa. Es cada vez más frecuente que los proyecto de investigación en ecología utilicen modelos matemáticos para poner a prueba determinadas predicciones o para explorar posibles comportamientos.

La utilización de modelos matemáticos para modelar dinámica poblacional se remonta al año 1798 cuando el demógrafo inglés Thomas Malthus en Ensayo sobre el principio de la población desarrolló un modelo en ecuaciones diferenciales en el cual suponía que la velocidad de crecimiento de la población es proporcional a su densidad, con lo cual el crecimiento sería exponencial. Luego, en 1838, el matemático belga Pierre-Francois Verhulst desarrollaría un modelo matemático basado en las estadísticas disponibles, que al agregar factores que limitan el crecimiento de la población dependiendo de los recursos disponibles, mejoraba el trabajo de Malthus. Ya en el siglo XX se ha expandido el desarrollo de modelos poblacionales, como es el caso de los modelos de competencia y de depredación de Lotka en 1925 y Volterra en 1926.

El tipo de modelo con que nosotros abordamos el estudio de la dinámica de la especie Aedes aegypti data de la década del 40 cuando Bernardelli (1941), Lewis (1942) y Leslie (1945, 1948) desarrollaron la teoría matemática de los mismos, si bien los ecólogos comenzaron a trabajar con ellos recién treinta años después. En la actualidad han despertado renovado interés a partir de los trabajos de Hal Caswell. Estos modelos se denominan modelos matriciales estructurados. El adjetivo matricial se debe a que la información sobre los parámetros vitales (probabilidades de supervivencia y potenciales reproductivos de los individuos) está sintetizada en una matriz de transición, mientras que se denominan estructurados porque se divide o estructura la población en diferentes clases o estadíos teniendo en cuenta la variable que más afecta a las tasas vitales (mortalidad, fertilidad, etc.), ya sea la edad, el tamaño o el peso. Este tipo de modelo se adapta muy bien a la especie a modelar, ya que presenta cuatro estadíos bien diferenciados, a saber: huevo, larva, pupa y adulto.

Como sabemos que la dinámica de la población de mosquitos depende en gran medida de la temperatura, lo que estamos haciendo es desarrollar un modelo en el cual las tasas vitales se puedan calcular a partir de la temperatura media ambiente. Teniendo como referencia trabajos anteriores sobre esta especie, la construcción del modelo se apoya en la determinación de las tasas vitales para el intervalo de temperaturas (medias) que va desde los 5 a los 30º C. Para cada una de estas temperaturas construimos un modelo poblacional, lo cual nos permite realizar, entre otras cosas, un análisis de la variación de la tasa de crecimiento poblacional en función de la temperatura ambiente.

Muy relacionado con este trabajo se encuentra el hecho de que en el Instituto estamos dando nuestros primeros pasos en un área que se llama Epidemiología, en la cual la modelización matemática tiene como objetivo poder determinar quiénes se infectan, cuándo se transmite la enfermedad y cómo se propaga la misma. Las preguntas del tipo quiénes, cuándo y por qué son importantes ya que sus respuestas son necesarias para determinar cómo los recursos pueden orientarse para tratar los casos e instituir medidas preventivas tales como la vacunación. Sin embargo, conocer hacia dónde la enfermedad puede dispersarse espacialmente tampoco es un dato menor y este es el problema que queremos abordar, es decir, el problema de la dispersión geográfica de una enfermedad infecciosa.

Consideramos que construir modelos que aborden adecuadamente este tipo de problema requiere conocer en detalle los patrones de movilidad de las personas en sus actividades diarias, debido a que ellas son responsables de la difusión de las enfermedades en el espacio. Los patrones de movilidad son algo muy complejo y difícil de estudiar, sin embargo, existen conjuntos de datos, aunque no siempre de libre acceso, que ayudan a entenderlos. Una estrategia que ha sido usada por muchos investigadores es utilizar los datos de las líneas aéreas, de ómnibus o de otros medios de transporte para estudiar movilidad.

La relación entre Epidemiología y el modelado poblacional de la especie Aedes aegypti radica en que, como hemos mencionado antes, este mosquito es el vector transmisor de la fiebre amarilla y del virus del dengue. De esta forma, tener un modelo que nos ayude a comprender cómo evolucionan las poblaciones de mosquito en función de la temperatura ambiente nos permitirá avanzar en el conocimiento de la especie, y abordar con más herramientas el problema de propagación de una epidemia.

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Lic. Mario Ignacio SIMOY:
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