Cómo las ranas cocos jóvenes equilibran las demandas competitivas del crecimiento y la lucha contra las enfermedades

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La rana coquia común es una especie pequeña pero icónica en Puerto Rico. Su melodioso llamado “co-kui” es una canción de cuna para la gente de la isla.

Llamado de rana coqui registrado en Yabucoa, Puerto Rico. Orlando Acevedo Charri. Tomada por Orlando Acevedo-Charri212 (descargar)

Pero es mucho menos bienvenido en lugares como Florida y Hawaii, donde la especie es invasora. En esos estados, puede parecer imposible deshacerse de estas pequeñas ranas.

Pero, de hecho, el mortal patógeno fúngico está contribuyendo a la disminución de más de 500 especies de anfibios en todo el mundo, incluidos los cocos comunes.

En Puerto Rico, donde este patógeno está presente desde 1976, las ranas infectadas suelen ser más pequeñas que las sanas. Las ranas más pequeñas de cualquier especie tienen más probabilidades 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 asignación de energía es especialmente crítico, porque hacerlo mal puede significar que se acabó el juego.

Entonces, ¿qué procesos causan diferencias de tamaño y supervivencia 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 de vida silvestre. En nuestra última investigación, integramos datos de campo y modelos matemáticos para examinar cómo los cocos jóvenes asignan energía a medida que crecen mientras enfrentan la infección.

Queríamos entender cómo se desarrollan estas compensaciones a lo largo del tiempo y si la estación (es decir, si es cálida o fría) en la que las ranas eclosionan afecta sus posibilidades de sobrevivir hasta la madurez y su reproducción durante toda su vida.

Pequeñas ranas, grandes desafíos

Las ranas Koki ponen sus huevos en la tierra, saltándose la etapa de renacuajo en un proceso llamado desarrollo directo. Esto significa que nacen como ranas en miniatura, más pequeñas que una uña.

Las ranas Koki se saltan la etapa de renacuajo y eclosionan como ranas pequeñas. GIF creado por Zuania Colon-Piñeiro

Los machos cuidan los huevos y las ranas recién nacidas, llamadas crías. Las ranas jóvenes eclosionan con menos de 1 centímetro (0,4 pulgadas) de largo. Tardan alrededor de un año en alcanzar la edad adulta y crecen hasta poco más de una pulgada (2,9 centímetros).

Su pequeño tamaño hace que sea difícil rastrearlos 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 cokuis se reproducen durante todo el año, alcanzando su punto máximo durante los meses más cálidos de mayo a agosto. Durante este tiempo, más ranas se infectaron con el patógeno.

Las ranas que nacen durante los meses más fríos de diciembre a abril están expuestas a menos ranas infectadas, pero las que encuentran tienen más hongos mortales en la piel. Las temperaturas más bajas alteran la fisiología de las ranas, suprimen la función inmune y alteran las comunidades microbianas beneficiosas. Esto conduce a una mayor carga fúngica.

Independientemente del tiempo de eclosión, todos los cocos están expuestos al patógeno mortal a una edad temprana, cuando son más susceptibles a morir.

Un juego de estrategia de supervivencia

Debido a que estas pequeñas ranas son tan difíciles de rastrear, utilizamos modelos matemáticos para simular cómo las ranas jóvenes pueden crecer, infectarse y sobrevivir en diferentes condiciones ambientales.

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

Esta imagen de un recién nacido bajo un microscopio muestra cuán pequeñas son estas ranas cuando nacen por primera vez. Zuania Colón Piñeiro

Nuestro modelo nos permitió variar factores como el suministro de alimentos, la probabilidad de infección y el riesgo de mortalidad, reflejando los patrones que observamos en el campo y en los experimentos. Por ejemplo, sabemos que hay más presas disponibles y más ranas infectadas durante las estaciones más cálidas, y que el riesgo de mortalidad aumenta en las ranas infectadas.

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

Por supuesto, las ranas no toman estas decisiones conscientemente. Más bien, los patrones de comportamiento de las ranas reflejan estrategias moldeadas por la evolución. A lo largo de generaciones, los individuos que asignan energía de manera que mejoran las tasas de supervivencia tienen más probabilidades de alcanzar la madurez sexual y transmitir sus rasgos.

Utilizando este enfoque, identificamos algunas reglas simples para sobrevivir como una cacatúa joven.

Regla 1: crecer primero, hasta que sea demasiado arriesgado

Cuando los niveles de infección son bajos, las ranas tienden a priorizar el crecimiento. El rápido crecimiento les ayuda a evitar a los depredadores y alcanzar la madurez sexual. A medida que aumentan los niveles de infección, esa estrategia cambia. Las ranas comienzan a invertir más energía en las defensas inmunes, aunque esto ralentiza su crecimiento. En otras palabras, toleran la infección hasta cierto punto, pero cuando se vuelve potencialmente mortal, la prioridad es combatir la enfermedad.

Regla 2: La infección tiene costos ocultos

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

Este resultado de nuestro modelo ayudó a explicar un patrón que observamos en la naturaleza: las ranas infectadas suelen ser más pequeñas que las sanas. La infección no sólo determina si las ranas viven o mueren; también da forma a la forma en que crecen y se desarrollan.

Regla 3: el tiempo lo es todo

La época del año en la que nacen las ranas afecta fuertemente la supervivencia. En ambientes tropicales, la disponibilidad de alimentos y el riesgo de infección varían a lo largo del año. Las ranas nacidas al comienzo de la estación cálida, alrededor de mayo, cuando el alimento abunda, crecieron más rápido, maduraron antes y sobrevivieron más rápido. Las ranas nacidas en condiciones menos favorables tuvieron un comienzo más lento y menores posibilidades de supervivencia.

La rana cacatúa macho guarda la nidada de huevos. Carlos Andrés Rodríguez Gómez Por qué son importantes estas compensaciones

Nuestros hallazgos muestran que los efectos del patógeno van más allá de la muerte inmediata. Incluso las infecciones no letales pueden afectar el crecimiento, el desarrollo y la reproducción futura, costos ocultos que dan forma a la recuperación de la población.

Además de ayudarnos a aprender más sobre las ranas de la coca en estado silvestre, 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 una liberación programada con condiciones ambientales favorables podría mejorar sus posibilidades de 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 términos más generales, este enfoque ayuda a los investigadores a predecir cómo responderán los animales a los cambios ambientales, los brotes de enfermedades y el cambio climático.

La próxima vez que escuches el canto de una rana por la noche, recuerda que su supervivencia dependía de una serie de “decisiones” invisibles a temprana edad. Estos movimientos no están determinados por una elección consciente, sino por la evolución, el tiempo y los desafíos de un mundo cambiante.