Ejercicio resuelto de Inmunización y vacunas · Biología · 2020

Desde hace unos cuantos años, la población de jabalíes ha aumentado mucho en Cataluña. Este hecho causa diversos problemas como daños a los cultivos y al suelo de los bosques, así como accidentes de tráfico. En abril de 2017 un diario publicaba el titular siguiente:


1. Los jabalíes alcanzan la madurez sexual cuando la hipófisis segrega GnRH a la sangre. La GnRH, u hormona liberadora de gonadotropina, es responsable de la producción de las hormonas sexuales que harán fértil al jabalí. El tratamiento de infertilización consiste en la inyección de un péptido sintético similar a la GnRH que provoca que el animal produzca anticuerpos contra la GnRH.
¿Es correcto el uso de la palabra vacuna del titular para denominar este fármaco? Justifique la respuesta. [1 punto]

2. En uno de los ensayos para valorar la eficacia de este tratamiento, se analizó el nivel de hormona sexual masculina (testosterona) en sangre de 9 jabalíes machos durante las semanas previas y posteriores a la administración. Complete la tabla siguiente con los datos correspondientes a esta investigación. [1 punto]

Pregunta de la investigación: Variable independiente: Variable dependiente: Ejemplo de una de las variables que se han de controlar:

3. El esquema siguiente muestra una red trófica con algunas de las especies que vivían en los bosques mediterráneos del Montseny. Actualmente solo el superdepredador de esta red está extinguido en el Montseny. [1 punto]

a) Formule una posible explicación, en términos ecológicos, de la actual proliferación de jabalíes en los bosques de Cataluña. Justifique la respuesta teniendo en cuenta la red trófica.
b) En un encinar del Montseny se estimó una producción neta de los productores de 9 toneladas (peso seco) por hectárea. Teniendo en cuenta la red trófica simplificada anterior, calcule la producción que se puede esperar que quede disponible para los depredadores que haya en esta zona (indique los pasos realizados para obtener el resultado).

$\textbf{1. ¿Es correcto el uso de la palabra vacuna del titular para denominar este fármaco? Justifique la respuesta. (1 punto)}$

No es correcto en sentido estricto, aunque se entiende por qué el titular la emplea.

Lo que sí comparte con una vacuna es el mecanismo, y ahí la analogía es exacta. Se inyecta un antígeno, en este caso un péptido sintético parecido a la GnRH, y es el propio organismo del animal el que reacciona: sus linfocitos B lo reconocen como extraño, proliferan, se diferencian en células plasmáticas y fabrican anticuerpos, dejando además linfocitos de memoria. Es, por tanto, una inmunización activa y artificial, igual que la de una vacuna, y no una inmunización pasiva.

Lo que no comparte es la finalidad, que es lo que define el término. Una vacuna se administra para proteger frente a una enfermedad infecciosa: el antígeno procede de un patógeno y los anticuerpos que se generan neutralizan a ese patógeno cuando llega. Aquí no hay ningún patógeno ni ninguna enfermedad de la que proteger. Los anticuerpos que el jabalí fabrica van dirigidos contra una hormona propia, la GnRH, y su efecto es bloquearla e impedir que estimule la producción de hormonas sexuales, con lo que el animal deja de ser fértil.

Es decir, lo que el fármaco provoca es deliberadamente una respuesta autoinmunitaria, dirigida contra una molécula del propio organismo, para anular una función fisiológica normal. Su nombre técnico es inmunocastración o vacuna anti-GnRH, y el resultado es una esterilización, no una protección.

En conclusión, el uso de la palabra en el titular es una licencia periodística admisible, porque la vía de administración y el mecanismo inmunitario son los de una vacuna, pero técnicamente impreciso, porque ni previene una enfermedad ni actúa contra un agente externo.

$\textbf{2. Complete la tabla siguiente con los datos correspondientes a esta investigación. (1 punto)}$

Cuestión	Respuesta Pregunta de la investigación	¿Es eficaz el tratamiento de infertilización? Es decir, ¿la administración del péptido sintético reduce el nivel de testosterona en sangre de los jabalíes machos, y por tanto anula su capacidad reproductora? Variable independiente	La administración del tratamiento, medida como el momento en que se hace la extracción de sangre respecto a la inyección: en las semanas previas o en las posteriores. Es lo que el investigador controla y modifica. Variable dependiente	El nivel de testosterona en sangre. Es lo que se mide y lo que se espera que cambie si el tratamiento funciona; sirve de indicador indirecto de la fertilidad, mucho más fácil de cuantificar que esta. Ejemplo de una de las variables que se han de controlar	La edad de los animales: todos han de haber alcanzado ya la madurez sexual, porque en un jabalí inmaduro la testosterona sería baja de partida y el resultado no significaría nada. Habría que controlar también la época del año, porque la testosterona varía estacionalmente con el celo, y la hora de la extracción, porque tiene un ritmo diario; y además la alimentación, el estado de salud y las condiciones en que se mantienen los animales.

Conviene señalar una limitación del diseño: con nueve animales y sin un grupo de control que reciba un placebo, resulta difícil descartar que un descenso de la testosterona se deba al paso del tiempo o al cambio de estación y no al tratamiento. Que cada animal actúe como su propio control, comparando su nivel antes y después, mitiga el problema pero no lo elimina.

$\textbf{3. Actualmente solo el superdepredador de esta red está extinguido en el Montseny. (1 punto)}$

$\textbf{a) Formule una posible explicación, en términos ecológicos, de la actual proliferación de jabalíes en los bosques de Cataluña. Justifique la respuesta teniendo en cuenta la red trófica.}$

La explicación es la desaparición de su depredador natural, el lobo, que es el superdepredador de esta red y el único que en ella se ha extinguido.

La red trófica lo muestra con claridad: del jabalí sale una única flecha, y va al lobo. A diferencia de la ardilla, el conejo o los insectos, que son presa del azor, el zorro o la culebra verde, el jabalí adulto no tiene ningún otro depredador en el esquema. Su población estaba controlada exclusivamente por el lobo.

Al extinguirse este, desaparece el control descendente sobre la población de jabalíes. Sin depredación que compense la natalidad, la población crece de forma prácticamente exponencial hasta acercarse a la capacidad de carga del medio, es decir, hasta que el alimento o el espacio empiecen a limitarla. Y el jabalí está en muy buena posición para aprovechar esa liberación: es omnívoro y generalista, come de todos los productores de la red y también de restos animales, tiene una tasa reproductora alta y se adapta bien a ambientes alterados, incluidos los agrícolas y los periurbanos.

De ahí los problemas que menciona el enunciado, daños en los cultivos, alteración del suelo del bosque y accidentes de tráfico: son la consecuencia de que una población liberada de su depredador se expanda hasta ocupar espacios donde antes no llegaba. El caso ilustra bien lo que ocurre cuando se elimina el superdepredador de una red trófica, un efecto en cascada que puede acabar afectando también a los productores.

$\textbf{b) Calcule la producción que se puede esperar que quede disponible para los depredadores que haya en esta zona (indique los pasos realizados para obtener el resultado).}$

El cálculo se apoya en la regla del diez por ciento: al pasar de un nivel trófico al siguiente solo se transfiere aproximadamente la décima parte de la energía, porque el resto se disipa como calor en la respiración, se pierde en la materia no ingerida o no asimilada y se va a los descomponedores con los restos.

El primer paso es bajar de los productores a los consumidores primarios, que en esta red son la ardilla, el conejo, el jabalí y los insectos:

$9\ \text{t/ha} \cdot 0{,}1 = 0{,}9\ \text{t/ha}$

Esa cifra, $0{,}9$ toneladas de peso seco por hectárea, es la producción de los consumidores primarios y, por tanto, el alimento que queda disponible para los depredadores de la red, que son el azor, el zorro y la culebra verde.

De esa cantidad, los depredadores solo incorporarán a su vez la décima parte:

$0{,}9\ \text{t/ha} \cdot 0{,}1 = 0{,}09\ \text{t/ha}$

Es decir, la producción propia de los consumidores secundarios sería de unos $0{,}09$ toneladas por hectárea, unos $90\ \text{kg}$. Y si se quisiera llegar al lobo, superdepredador que se alimenta de esos depredadores, quedarían apenas $0{,}009\ \text{t/ha}$, unos $9\ \text{kg}$.

Esa caída de un orden de magnitud en cada paso es la que explica que las cadenas tróficas rara vez tengan más de cuatro o cinco eslabones y que los superdepredadores sean siempre escasos: hacen falta superficies enormes para sostener una población viable de lobos, y esa es una de las razones de su fragilidad frente a la fragmentación del territorio.