¿Cómo equilibran las ranas cocos jóvenes las necesidades de crecimiento y la lucha contra las enfermedades?

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El coquí común es una rana pequeña pero simbólica de Puerto Rico. Su melodiosa canción “co-cui” es una canción de cuna para los puertorriqueños.

Una canción de coqui grabada en Yabucoa, Puerto Rico. Orlando Acevedo Charri. Longo Lab – Grabadora de voz MikPre-III, con micrófono unidireccional RODE Shotgun 15 de diciembre de 2022 212 ko (descargar)

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

Pero, de hecho, el hongo mortal ha contribuido al declive de más de 500 especies de anfibios en el mundo, incluidos los cocos comunes.

En Puerto Rico, donde el hongo está presente desde 1976, las ranas infectadas suelen ser más pequeñas que las sanas. Las ranas pequeñas de cualquier especie corren un mayor riesgo de morir.

Para las ranitas, la supervivencia es un juego de alto riesgo sin botón de pausa. Cualquier energía invertida en las defensas inmunes para prevenir infecciones no puede usarse para el crecimiento, y viceversa. Y para las ranas jóvenes, este juego de inversión de energía es especialmente crítico, porque hacerlo mal puede significar que se acabó el juego.

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

Somos parte de un equipo de investigadores de la Universidad de Florida que estudia cómo las enfermedades afectan a las poblaciones silvestres. En nuestra última investigación, integramos datos de campo y modelos matemáticos para evaluar cómo los cocos jóvenes invierten su energía a medida que crecen y enfrentan las infecciones.

Queríamos comprender cómo se desarrollan estas compensaciones energéticas con el tiempo y si la estación (es decir, si es cálida o fría) en la que eclosionan afecta la probabilidad de supervivencia hasta la madurez sexual y la reproducción a lo largo de la vida.

Pequeñas ranas con grandes desafíos

Los cucos ponen sus huevos en la tierra y no pasan por la etapa de renacuajo; Este es un proceso llamado desarrollo directo. Esto significa que nacen como adultos en miniatura, más pequeños que la uña del meñique.

Los cucos no tienen una etapa de renacuajo y eclosionan como una pequeña rana. GIF creado por Zuania Colon-Piñeiro

Los machos cuidan de sus nidadas de huevos y de los recién nacidos, llamados cachorros. Las galletas miden menos de 1 cm (0,4 pulgadas) al nacer. Tardan aproximadamente un año en convertirse en adultos, cuando miden poco más de 2,9 cm (una pulgada). Su pequeño tamaño los hace difíciles de marcar y rastrear en la naturaleza. Esto significa que los períodos más importantes para el crecimiento y la supervivencia son también los más difíciles de estudiar directamente.

Los cucos se reproducen durante todo el año, con un pico en los meses cálidos, entre mayo y agosto. También hay más ranas infectadas con hongos en esta época.

Las crías de rana nacidas durante los meses más fríos, entre diciembre y abril, están expuestas a menos animales infectados, pero las que están infectadas tienen una mayor cantidad del hongo mortal en la piel. Las temperaturas frías alteran la fisiología de las ranas, suprimen la función inmune y alteran la comunidad de microorganismos beneficiosos. Esto conduce a una mayor carga fúngica.

Independientemente de cuándo nacen, todos los coquís están expuestos al hongo mortal a una edad temprana, cuando son más susceptibles a la muerte.

Un juego de estrategia de supervivencia

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

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

Esta imagen de la cría bajo un estereoscopio muestra cuán pequeñas son las cokies cuando salen del huevo. Zuania Colón Piñeiro

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 los experimentos. Por ejemplo, sabemos que hay más presas disponibles y más ranas infectadas en las estaciones cálidas, y que aumenta el riesgo de mortalidad en los juveniles infectados.

En nuestro modelo, consideramos este proceso como un juego de estrategia para un jugador: en cada etapa de la vida, las ranas parecen “decidir” cómo usar su energía. Pueden usarlo para el crecimiento, pueden usarlo para combatir infecciones o pueden dividirlo entre ambos procesos.

Por supuesto, las ranas no toman estas decisiones de forma consciente. Más bien, estos patrones de comportamiento reflejan estrategias moldeadas por la evolución. A lo largo de generaciones, las personas que invierten energía de manera que aumenten las tasas de supervivencia tienen más probabilidades de alcanzar la madurez sexual y transmitir sus rasgos.

Usando este enfoque, hemos identificado algunas reglas simples para sobrevivir como un galleta juvenil.

Regla 1: Crecer primero, siempre que no sea demasiado arriesgado

Cuando los niveles de infección son bajos, las ranas tienden a priorizar el crecimiento. El crecimiento rápido te ayuda a evitar a los depredadores y a madurar más rápido. Cuando aumenta el nivel de infección, esa estrategia cambia. Las ranas pequeñas invierten más energía en las defensas inmunitarias, aunque esto ralentiza su crecimiento. En otras palabras, toleran la infección hasta cierto punto, pero priorizan combatir la enfermedad cuando se convierte en una amenaza mortal.

Regla 2: La infección tiene costos ocultos

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

Esto ayuda a explicar los patrones que vemos en la naturaleza: los cocos infectados tienden a ser más pequeños que los sanos. La infección no sólo determina si las ranas viven o mueren, sino que también determina su crecimiento y desarrollo.

Regla 3: el tiempo lo es todo

El momento en el que nacen los cocos afecta significativamente a 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 temporada de calor, alrededor de mayo, cuando el alimento es más abundante, crecen más rápido, maduran en menos tiempo y tienen mayores tasas de supervivencia. Por el contrario, las ranas nacidas en condiciones menos favorables enfrentan un comienzo más lento y menores posibilidades de supervivencia.

El koki macho protege sus huevos. Carlos Andrés Rodríguez Gómez ¿Por qué son importantes estas decisiones?

Nuestros hallazgos muestran que el efecto del patógeno va más allá de la muerte inmediata. Incluso las infecciones no letales pueden afectar el crecimiento, el desarrollo y la reproducción futura, enmascarando costos que podrían determinar la recuperación de la población.

Además de ayudarnos a comprender mejor a los coquís en estado salvaje, comprender estas compensaciones también puede guiar la conservación. Por ejemplo, los programas de cría en cautiverio a menudo liberan ranas en el medio silvestre, y la liberación en el momento oportuno con las condiciones ambientales más favorables puede aumentar la supervivencia. Por otro lado, nuestros modelos también identifican momentos en que estas ranas son más vulnerables a las medidas de control de especies invasoras.

En general, este enfoque puede ayudar a predecir cómo responderán los animales a los cambios ambientales, los brotes de enfermedades y el cambio climático.

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