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Artículo Original
El hallazgo de bacterias patógenas
en ríos urbanos
y su relación con el cambio climático
David Kuczynski
Instituto de Ecología y Contaminación Ambiental
Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales
Universidad de Morón
[email protected]
Inmanencia 2016;5(1):92-96
Resumen. Se analiza la importancia de las bacterias acuáticas y su relación con el ambiente humano. Se definen y caracterizan los ríos urbanos, las modificaciones en su calidad y los hallazgos de patógenos transportados por estos cursos. Se
discute la evolución y adaptación de los microorganismos al ambiente acuático, con énfasis en el caso particular de los
ríos del conurbano bonaerense. Se presenta y discute la posible relación entre el cambio climático y algunos hallazgos
recientes de patógenos en estos ríos urbanos.
Palabras clave: Ecología de ríos urbanos, bacterias acuáticas, patógenos acuáticos, cambio climático.
Pathogenic bacteria found in urban rivers and its relation to climate change. Abstract. Water microorganisms importance and its relation with human environment are analized. So are defined and characterized urban rivers, qualities
alterations and finding of pathogens transported by them. Evolution and adaptation of microorganisms are discussed
emphasizing its importance in Buenos Aires suburban rivers. Recent pathogen changes detected in this courses and its
relationship with climate changes are discussed.
Key words: urban river echology, aquatic bacteria, water pathogens, climate change
O achado de bactérias patogênicas em rios urbanos e sua relação com a mudança climática. Resumo. Analisa-se a
importância das bactérias aquáticas e sua relação com o ambiente humano e os achados de patogênicos transportados
por estes cursos. Discute-se a evolução e adaptação dos microorganismos ao ambiente aquático, com ênfase no caso
peculiar dos rios do Conurbano Bonaerense. Apresenta-se e discute-se a possível relação entre a mudança climática e
alguns achados de patogênicos nestes rios urbanos.
Palavras chave: ecologia de rios urbanos, bactérias aquáticas, patogênicos aquáticos, mudança climática.
Las bacterias en la ecología acuática y el entorno
humano
Las aguas continentales constituyen un inapreciable
recurso con el cual el ser humano se ha relacionado
desde sus más remotos orígenes. Esta asociación resulta imprescindible, pues además de constituir una
fuente primaria de agua para bebida, permite satisfacer otras necesidades básicas como higiene, pesca
o transporte.
Así, históricamente, las poblaciones humanas se fueron desarrollando en torno a un curso de agua. En la
mayoría de los casos, rodearon o acompañaron a los
ríos con los que los asentamientos se venían vinculando. Puede afirmarse que los ríos han sido en alguna medida símbolo de vida para todas las culturas y
civilizaciones. Muchos pueblos han llegado a tratar a
sus ríos como objeto de culto y hasta los han considerado deidades concretas.
El estudio de las bacterias presentes en dichos cursos
se remonta a los primeros trabajos sobre ecología
acuática, en distintos países dado que las bacterias
constituyen componentes fundamentales de cualquier ecosistema. La mayoría de los microorganismos
juega un rol fundamental como descomponedores,
llevando la materia orgánica de animales y vegetales
muertos al nivel inorgánico y permitiendo así el funcionamiento cíclico de la materia en la Naturaleza.
Desde su descubrimiento como entidades biológicas,
el estudio de las bacterias se desarrolló a pasos agigantados. Tras la “Edad de Oro” de la Microbiología
durante la segunda mitad del siglo XIX, con las contribuciones de Pasteur, Koch, Roux, Yersin y tantos
otros pioneros, el siglo XX se produjo un crecimiento cada vez más vertiginoso, con el aporte incesante
de nuevos métodos, técnicas y equipos de todo tipo,
incluyendo el perfeccionamiento de la microscopía
óptica y electrónica así como las aplicaciones de los
descubrimientos genéticos y moleculares.
Sin embargo, la “Ecología Acuática Bacteriana”, estudio de las bacterias que flotan libremente en las
aguas naturales presentes en ríos, arroyos, lagos, lagunas o mares, avanzó muy lentamente en compara-
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ción con otros aspectos del estudio de los microorganismos, como la Microbiología de Alimentos, la
Microbiología Industrial, la Microbiología del Suelo,
y por supuesto la Microbiología Clínica.
En los sistemas acuáticos, bajo la denominación de
“plancton”, se incluye al conjunto de componentes
biológicos que flotan libremente, conformando una
de las “comunidades” ecológicas más características
y predominantes. Ecólogos clásicos como el español
Ramón Margalef, pionero de la Ecología Moderna,
califican al plancton como una comunidad “mayor”
o comunidad “verdadera” pues cuenta con los tres
componentes necesarios para funcionar en forma
autónoma: productores (fitoplancton), consumidores (zooplancton) y desintegradores (bacterias y
hongos) 1,2.
Los estudios sobre abundancia, crecimiento, distribución y fluctuación de fito y zooplancton conforman
una amplísima bibliografía, con numerosos aportes
en ecosistemas acuáticos de todo el Mundo. Pero en
cierta medida el análisis del “bacterioplancton” fue
quedando relegado, como una “asignatura pendiente”, en cuanto a profundizar en el rol complejo y fundamental que juegan las bacterias en la dinámica, las
interacciones y el equilibrio de los ecosistemas.
Tradicionalmente, gran parte de los estudios de bacterias en aguas se centraban en el análisis de sus
densidades, especialmente los conteos de aerobias
totales, de coliformes y de algunos otros grupos de
importancia sanitaria. Más recientemente aparecieron nuevos enfoques sobre el bacterioplancton, con
trabajos sobre taxonomía y especiación y cuestionamientos sobre su significado ecológico.
En las últimas décadas del siglo XX comienzan a aparecer con cierta frecuencia trabajos sobre la identificación de bacterias en ríos, aunque en ínfima proporción con respecto a la abundancia de aportes sobre
otras ramas de la Microbiología. Recién en 2011 aparece una revisión sobre el tema, con el interesante
análisis de W.R. Abraham sobre las grandes ciudades
como fuente de bacterias en los ríos 3.
La aparición de los “ríos urbanos”
Los ríos, objeto de culto y aprecio por los pueblos
primitivos, pasaron en las sociedades industrializadas a cumplir una función adicional e indeseable, al
convertirse en un medio práctico para vehiculizar los
desechos de todo tipo que la población produce permanentemente.
En el siglo XX se produce un crecimiento demográfico exponencial y el surgimiento de los núcleos poblacionales que conocemos como “ciudades”. La ciudad
moderna aparece como una secuela de la Revolución
Industrial y de los consecuentes procesos migratorios desde zonas rurales, hasta el punto que desde
fines del siglo XX más del 50% de la Humanidad vive
en ambientes urbanos.
Este fenómeno de desarrollo demográfico se ha potenciado hasta tal punto que el mismo concepto de
“ciudad” ha resultado insuficiente, y han surgido
conceptos ampliatorios como “megalópolis” y “megaciudades”.
No hay acuerdo sobre el inicio de la propuesta del
término megalópolis, con que se designa al resultado
de un fenómeno de las últimas décadas: varias ciudades o aglomeraciones urbanas, originariamente
independientes y separadas entre sí por campos o
sectores rurales, que fueron creciendo y “desparramándose” tanto que terminaron por unirse, conformando una urbanización única de enormes extensiones, sin discontinuidad, a través de las cuales se
puede transitar muchos kilómetros en distintas direcciones encontrando siempre viviendas, construcciones, edificios y más edificios.
La “megaciudad” designa a una ciudad muy grande, sumamente poblada, en comparación con una
ciudad “tradicional”. Aunque el concepto es por supuesto relativo y existen diversos criterios, en documentos de las Naciones Unidas se comenzó a aplicar
esta denominación hacia el año 2003 para distinguir
a las aglomeraciones mayores a los 10 millones de
personas. Esta cifra ya ha quedado pequeña y varias
ciudades (o como se prefiera llamarlas) sobrepasan
ya los 20 y aún los 30 millones de habitantes.
Estas grandes ciudades presentan graves problemáticas ambientales, que amplían y potencian lo que
ocurre en otras aglomeraciones humanas. Estas problemáticas pueden resumirse en las siguientes:
-En general su desarrollo no es producto de adecuada planificación
-Su crecimiento no es acompañado por medidas de
protección ambiental
-Casi siempre están vinculadas a cursos de agua
-Estos ríos y arroyos suelen ser usados para vehiculizar efluentes y todo tipo de desechos
-Como regla las condiciones sanitarias son insuficientes
-Incluyen asentamientos “informales”, de rápido y
descontrolado crecimiento y pobre o nulo control.
En relación a estos fenómenos sociales, surge asimismo el concepto de “ríos urbanos” para designar a los
cursos vinculados a las ciudades y centros poblados.
Esta relación puede manifestarse o enfocarse al menos en dos aspectos:
1.-Aspecto geográfico: son los ríos que atraviesan la
ciudad, su territorio, sus barrios y partes.
2.-Aspecto ecológico: son los ríos en los cuales se
vuelcan los efluentes y las aguas servidas de la población.
Calidad y patogenia de los ríos urbanos
En prácticamente todo el mundo, pero muy especialmente en los países denominados “en desarrollo”,
los ríos vinculados a los centros poblados presentan
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algunas características distintivas, a saber:
-Con frecuencia faltan los servicios básicos de red y
cloacas o han quedado subdimensionados
-La demanda de agua por la megaciudad es insaciable
-El agua es usada reiteradamente y se incrementa su
contaminación
-Se requiere un estricto control, que suele no existir
o ser insuficiente.
Numerosos estudios en los ríos urbanos indican los
siguientes aspectos comunes:
-Alto deterioro de la calidad físico-química
-Disminución y pérdida de la biodiversidad
-Deterioro del aspecto visual y destrucción del paisaje
-Aparición de patógenos.
La última cuestión, la aparición en los cursos de agua
de organismos que pueden causar daños o enfermedades al ser humano y a los animales, merece un
comentario particular. Numerosos patógenos son vehiculizados por el agua. Sobre ellos podemos extraer
algunas observaciones relevantes:
-Pueden permanecer en el agua (no son necesariamente exógenos sino que encuentran allí su “hábitat” natural)
-Son transportados y llevados por el curso (pueden
distribuirse y propagarse fácilmente)
-Se adaptan fácilmente a condiciones cambiantes
-Conservan su poder patogénico
-Pueden desarrollar mayor resistencia
La existencia en aguas naturales de microorganismos
con poder patogénico se conoce hace tiempo. Algunos son tan comunes que se analiza su presencia en
forma rutinaria (Escherichia coli, Pseudomonas, etc.),
y se los incluye en las normas de calidad de agua para
diversos usos.
Pero además de estos patógenos “clásicos”, más recientemente se evidencia que:
-Permanentemente se van identificando nuevos patógenos
-Se encuentra poder patogénico en especies anteriormente consideradas como no patógenas
-Muchos patógenos “clásicos” aparecen con mayor
virulencia
-Se ha observado que las bacterias en agua pueden
intercambiar información genética y hacerse más resistentes a las condiciones adversas o ser más fulminantes en su patogenicidad
-Muchas bacterias desarrollan mayor resistencia a
antibióticos o se vuelven multirresistentes
Este último concepto no es un detalle menor pues
constituye un tema de gran preocupación para la
prevención de la Salud Pública. El descubrimiento de
los antibióticos y su aplicación en la práctica médica
significaron un vuelco irreversible en la eterna lucha
de la Humanidad contra las enfermedades infecciosas. Sin embargo, la esperanza que esto presentó en
los primeros años, se encontró con una realidad diferente y la aparición de nuevos paradigmas, en un
proceso cambiante y de destino incierto, en los que
surgen los siguientes aspectos:
-Las bacterias mutan fácilmente y adquieren mayor
resistencia
-Las dosis anteriormente efectivas ya no alcanzan, a
veces a ninguna concentración
-Hacen su aparición nuevas cepas
-Hay necesidad de combinaciones o “cócteles” de
antibióticos
-Se evidencia como otra importante causa del incremento de la resistencia a antibióticos el empleo intensivo de tales sustancias en agricultura y en cría
de peces
-Se observa que además de lo anterior, los patógenos
multirresistentes son llevados por los animales y sus
excrementos a los ríos
-Los plásmidos portadores de genes con resistencia
a antibióticos frecuentemente adquieren también
resistencia a metales pesados y a detergentes
-Esto último les permite además sobrevivir en condiciones de alta contaminación que no podrían soportar las cepas originales
Presencia de antibióticos en las aguas
Complementando el cuadro anterior, se ha evidenciado un aumento de sustancias antibióticas en el
agua, provenientes de efluentes domésticos, de industrias farmacéuticas y de otras descargas. La presencia de antibióticos o de sus derivados en el agua
tiene a su vez varias consecuencias:
-Mayor contaminación acuática
-Interacción con otras moléculas, endógenas o exógenas presentes en el agua (quimiotransformación)
-Facilitación y aceleración de las adaptaciones bacterianas (adquisición de mayor resistencia y de nuevas
cepas)
Más singular aún, la presencia de estas sustancias en
el agua de consumo trae consecuencias adicionales,
en los que se destacan:
-Los tratamientos de potabilización convencionales
no las eliminan
-Los métodos de análisis de potabilización no las detectan
Patógenos en ríos del Conurbano Bonaerense
Los estudios de ecología y calidad del agua en los ríos
y arroyos vinculados al populoso Conurbano Bonaerense han sido relativamente escasos. En un trabajo anterior 4, destacamos la circunstancia de que los
estudios sobre características microbiológicas de las
aguas superficiales del populoso Conurbano Bonaerense se han centrado tradicionalmente en estima-
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ciones de su concentración, faltando datos precisos
sobre su determinación taxonómica y distribución
geográfica concreta. Esto nos ha llevado desde la
dirección del Instituto de Ecología y Contaminación
Ambiental (FCEQyN-UM) a incorporar a los estudios
que se venían realizando sobre Ecología Acuática Regional, la aplicación de técnicas bioquímicas para la
determinación taxonómica de bacterias, a nivel de
especie y subespecie. Esta metodología, inédita para
la región, permitió detectar la presencia de diversos taxones reconocidos tanto por su patogenicidad
cuanto por estar asociados a infecciones hospitalarias.
Entre otras consideraciones, estos hallazgos han
planteado la cuestión del origen en aguas superficiales de bacterias consideradas intrahospitalarias.
En un comienzo han surgido algunas posibilidades al
respecto:
-Que tengan una fuente antrópica, considerando el
cúmulo de efluentes de todo tipo que reciben los
cursos, en forma directa o indirecta, provenientes
tanto de viviendas, comercios o industrias como de
centros de atención sanitaria. Es sabido que los vertidos de muchos sectores del Conurbano no cuentan
con sistemas de tratamiento adecuados o estos han
quedada sub-dimensionados ante el crecimiento de
la población.
-Que estas bacterias están desde hace mucho tiempo en los cursos de agua y simplemente no se las
buscó anteriormente en forma específica.
-Que algunas bacterias hayan mutado o se hayan
adaptado a las condiciones de los ríos y arroyos.
-Que el deterioro de la calidad de los cursos haya
creado condiciones más apropiadas para la subsistencia de estos microorganismos, favoreciendo su
permanencia y adaptación.
A posteriori, incentivados por los hallazgos iniciales,
llevamos adelante un relevamiento intensivo en la
cuenca del río Reconquista, tanto en el cauce principal como en los arroyos tributarios 5. Los resultados
permitieron confirmar los hallazgos preliminares e
identificar una veintena de especies, que incluyen
formas oportunistas junto con patógenos de enorme
importancia sanitaria.
En una discusión sobre su significado ecológico, destacamos que muchas bacterias planctónicas pueden
vivir en determinados microhábitats conocidos como
biofilms Se trata de estructuras formadas por la asociación de las células a una superficie o sustrato,
formando una comunidad compleja, que se caracteriza por la presencia de una matriz extracelular que
mantiene la cohesión del conjunto. Esto permite a
las bacterias crecer y desarrollarse en forma mucho
más protegida que si estuvieran en contacto directo
con el agua, y así sobrevivir frente a condiciones ambientales muy hostiles.
Se ha puesto especial interés en el significado ecológico y sanitario del biofilm 3, 6, 7. A través de estas formaciones, los microorganismos pueden extenderse y
prosperar sobre prácticamente cualquier superficie,
biótica o abiótica.
La formación del biofilm, además, evita al bacterioplancton ser llevado por la corriente. Esto merece
ser particularmente destacado. Ante la situación de
deterioro de los ríos motivada por el enorme caudal
de los efluentes líquidos, es frecuente encontrarse
con posturas que pretenden justificarlos o minimizar
su importancia, con expresiones del tipo: “el río es
caudaloso y tiene suficiente capacidad para diluir la
contaminación”; “una descarga puede ser muy contaminante pero pronto se diluye”; “la contaminación disminuye al alejarnos del sitio de descarga”, y
otras similares. Pero la circunstancia de que algunas
bacterias puedan estar encerradas en biofilms y ser
transportadas sin inconvenientes, adecuadamente
protegidas, muestra la falsedad de estos criterios
y demuestra que algunas políticas de monitoreo y
control deben ser revisadas y corregidas. Más aun
teniendo en cuenta que los organismos componentes del biofilm conservan su patogenicidad o incluso
resultan más fortificados y con mayor virulencia.
Bacterias y cambio climático
Numerosas evidencias confirman que el clima de la
Tierra está cambiando con rapidez y que la temperatura promedio de la atmósfera se está elevando 8,
9
. Aunque las fluctuaciones climáticas han ocurrido
desde siempre, y a lo largo de la historia de la Tierra se han sucedido épocas más frías con otras más
calientes, resulta indudable que al menos una parte
del calentamiento actual se debe a causas antrópicas
10
. Esto tiene una consecuencia ecológica tremenda.
En los cambios climáticos anteriores originados en
causas naturales, como pequeñas alteraciones de
la inclinación terrestre, de la cercanía del sol, de la
energía solar recibida y otros fenómenos cósmicos,
las modificaciones ocurrían gradualmente a lo largo
de grandes intervalos de tiempo, permitiendo a las
especies adaptarse a esos cambios y permitiendo a
su vez a los ecosistemas evolucionar en concordancia. Pero los impactos actuales son tan rápidos en
términos ecológicos que no dan tiempo a la Naturaleza a utilizar sus herramientas de adaptación, significando un fuerte peligro para la conservación de
la biodiversidad y para la subsistencia de la misma
especie humana.
Con distintas manifestaciones y consecuencias a
través del planeta, el calentamiento global se viene
manifestando también a nivel regional en la Argentina, con repercusiones en general más evidentes en
los sitios más poblados. Especialistas como el climatólogo argentino Osvaldo Canziani, de reconocido
prestigio internacional (miembro y editor del Grupo
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Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático IPCC), han manifestado reiteradamente que
el cambio climático, además de impactos económicos y ambientales, trae impactos negativos directos
sobre la salud humana. Aumento de enfermedades
en las plantas y en los humanos, condiciones favorables para la propagación de mosquitos y otros insectos y extensión de patógenos originarios de climas
cálidos (como dengue, chikungunya, zika y otros) se
destacan en una larga lista de acontecimientos. El panorama incluye plagas más resistentes a pesticidas y
por lo tanto mayor uso de químicos, mortalidad de
ganado y especies útiles por temperaturas extremas,
pérdida de cosechas, escasez de agua y paradójicamente lluvias muy intensas y graves inundaciones.
Hay múltiples evidencias de que el clima en regiones
templadas de Argentina como el Conurbano Bonaerense presenta un comportamiento cada vez más
correspondiente a zonas tropicales o subtropicales.
Al preguntarnos nuevamente sobre el posible origen
de patógenos en aguas superficiales, a las opciones
que tentativamente enunciamos más arriba, surge
con fuerza otra alternativa adicional: que el cambio
climático de la región ha favorecido el desarrollo y la
permanencia de estos organismos.
Varias de las especies bacterianas halladas en los ríos
del Conurbano son típicas de regiones tropicales o
subtropicales, lo que implica indudables impactos en
las comunidades biológicas y en la Salud Pública. El
efecto del cambio climático en organismos acuáticos,
especialmente en patógenos, no ha sido aun adecuadamente considerado.
En un estudio sobre una población de peces del tramo inferior del río Reconquista 11, hemos hallado infecciones en branquias, estómago e intestino de los
animales en concordancia con patologías de peces
tropicales. Se trabajó con Pimelodus maculatus, un
bagre típico de las cuencas de Sudamérica (Orinoco,
Amazonas, alto Paraná), que parece haberse adaptado bien a estas latitudes. La frecuencia de Staphylococcus y enterobacterias en sus órganos, por ejem-
plo, resulta característica de enfermedades de peces
de ríos tropicales, además de estar altamente vinculadas a infecciones en humanos.
Interrogantes que buscan respuesta
¿Se comportan los ríos del Conurbano Bonaerense
como cursos “tropicales”? Es factible considerar que
la dinámica y la ecología de estos ríos están siendo
influenciadas por el cambio climático o al menos comienzan a comportarse con algunos indicadores de
cursos tropicales. Como se indicó anteriormente,
esta cuestión no ha sido aun adecuadamente considerada y evaluada, pero amerita su planteo para futuras investigaciones.
BIBLIOGRAFÍA
1. Margalef, R. (1974). Ecología. Editorial Omega, Barcelona.
2. Margalef, R. (1982). Limnología. Editorial Omega, Barcelona.
3. Abraham, W.R. (2011). Megacities as source for pathogenic bacteria in
rivers and their fate downstream. International Journal of Microbiology,
1155: 1-13.
4. Kuczynski, D. (2012). La presencia de patógenos en ríos y arroyos: significado sanitario y ecológico. Anales de la Sociedad Científica Argentina,
248 (3): 13-19.
5. Kuczynski, D. (2016) Occurrence of pathogenic bacteria in surface
water of an urban river in Argentina (Reconquista River, Buenos Aires).
International Journal of Aquatic Science, 7 (1): 30-38.
6. Romanova, I.M. y Gintsburg, A.L. (2011). Bacterial biofilms as a natural form of existence of bacteria in the environment and host organism.
Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii, 2011 (3):99-109.
7. Hall-Stoodley, L., Costerton, J.W. y Stoodley, P. (2004). Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases. Nature Reviews Microbiology, 2(2): 95-108.
8. Comisión Europea, (2014). Ficha sobre Cambio Climático. http://
ec.europa.eu/clima/publications/docs/factsheet_climate_change_2014_
es.pdf
9. IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change (2007) Climate
Change: Adaptation and Vulnerability. Fourth Assessment Report of the
IPCC.
10. Oreskes, N. (2004) Beyond the ivory tower. The scientific consensus on
climate change. Science, 306 (5702): 1686.
11. Kuczynski, D., Musa, J.C., Mejias, C. y D’Alessandro, M.F. (2015). Food
characterization of the spotted pimelodid fish Pimelodus maculatus from
a polluted urban river in Argentina. International Journal of Tropical Life
Science, 5 (2): 102-107.