Qué sabemos de su historia
Poblaron la tierra antes que nosotros, aparecieron por primera vez hace unos 1,500 millones de años y se encuentran entre los primeros organismos domesticados por los humanos. Por consiguiente, tienen un tremendo impacto en nuestra vida diaria, mucho más de lo que la mayoría de la gente cree. Según los biólogos, sirven de biofábricas importantes para los humanos, aunque las vastas posibilidades que ofrecen los compuestos producidos por los hongos siguen sin explorarse en gran medida y de las millones de especies solo se ha trabajado menos del 5%.
Usted no lo creerá pero son pocos los que han pensado – y estos ya están trabajando en ello- que la biotecnología fúngica puede facilitar la transición de una economía circular basada en el petróleo a una basada en la biología. En estos momentos, los hongos se están usando ya en la producción de alimentos, piensos, productos químicos, combustibles, textiles y materiales para la construcción, el transporte, muebles y más de manera eficiente y sostenible.
Ahora su parte triste. Los hongos también producen toxinas que pueden estropear los alimentos y causar enfermedades, especialmente en pacientes inmunocomprometidos, pero también en personas sanas, lo que aumenta los costos de seguridad alimentaria y salud pública. Sólo alrededor de 100 a 200 de todas las especies de hongos se han asociado con enfermedades humanas.
Como es que nos atacan
La invasión del cuerpo humano es un desafío importante para los patógenos fúngicos, porque deben poder crecer a temperaturas corporales altas (humanas) y emprender su mecanismo de invasión:
1º alcanzar los tejidos objetivo luego de penetrar y pasar las barreras protectoras del huésped
2º digerir y absorber componentes de los tejidos humanos y colonizar
3º resistir el sistema inmunitario humano.
Los hongos que infectan a los seres humanos sanos, dedican gran parte de su fisiología a la morfogénesis (la variabilidad de las formas de las células y la capacidad de cambiar entre ellas), pero también a resistir o evadir el sistema inmunitario y establecer una red compleja de sistemas de detección y señalización, para producir diversas proteínas y compuestos. Estas proteínas incluyen enzimas digestivas o proteínas formadoras de poros que se unen a lípidos o citocromos P450 convertidores de esteroides y otras enzimas convertidoras.
La vida sexual del hongo
Durante el desarrollo sexual del hongo, se producen varios metabolitos secundarios para proteger al hongo de depredadores u hospedadores y darle posibilidad de crecimiento y reproducción. Comprender la fisiopatología de los hongos en humanos y de estos con los hongos, es particularmente importante para predecir la posible aparición de nuevos patógenos fúngicos que pueden resultar de los cambios globales en el medio ambiente. Así que algunos investigadores se han dedicado a ese estudio.
Los hongos tienen modos de reproducción muy diferentes, lo que suscita interés científico en las razones de esta divergencia, especialmente en comparación con otros organismos y entre diferentes especies de hongos.
Desde los hongos se sabe que la sexualidad es costosa. El sexo es costoso e ineficiente, porque se requieren gametos haploides no idénticos (haploidía es un estado de la célula en el cual su núcleo no contiene dotación cromosómica doble, es decir, tiene sólo un juego de cromosomas, lo que significa que se necesitan dos organismos progenitores para cada descendencia). Mantener dos compañeros de apareamiento reduce la aptitud de los organismos progenitores. Sin embargo, los beneficios del sexo parecen superar la eficiencia de la reproducción mitótica. La mayoría de los biólogos creen que el propósito del sexo es crear diversidad entre los descendientes.
Los tipos de apareamiento en los hongos son equivalentes a los sexos en los humanos. Hace poco más de una década, se pensaba que los hongos patógenos, se reproducían solo de forma asexual, mitótica y, en su mayoría, clonalmente. Sin embargo, la evidencia genética acumulada en los genomas de las especies fúngicas, indica que la mayoría de los hongos (patógenos humanos) han conservado todas las predisposiciones necesarias para la reproducción sexual (sexo oculto).
Los hongos pueden tener un ciclo sexual heterotálico en el que diferentes tipos de apareamiento se aparean y promueven la exogamia. Resultado de imagen para ciclos sexuales heterotálicos. Las especies heterotálicas tienen sexos que residen en diferentes individuos. El término se aplica particularmente para distinguir los hongos heterotálicos, que requieren dos parejas compatibles para producir esporas sexuales, de un ciclo sexual homotálico, en el que los organismos son autofértiles, promoviendo la endogamia (unión entre personas de ascendencia común, que pertenecen a la misma casta, comunidad o condición social). En otras palabras cuando los órganos masculinos y femeninos están presentes en diferentes talos de hongos, se denominan heterotálicos.
En la evolución fúngica, la transición entre estilos de vida heterotálicos y homotálicos es común.
Figura: Modos de reproducción sexual en los hongos. ( a ) Modos de heterotalismo. Bipolar: un locus de tipo de apareamiento ( MAT ) regula el desarrollo sexual, y dos aislados necesitan poseer alelos MAT opuestos para aparearse. Tetrapolar: dos loci MAT regulan el desarrollo sexual y, a menudo, son multialélicos, y dos aislados necesitan poseer alelos opuestos en ambos loci para la reproducción sexual. ( b ) Modos de homotalismo: cambio de tipo de apareamiento en el que una célula hija α se aparea con una célula madre; pseudohomotalismo en el que dos núcleos de tipos de apareamiento opuestos se empaquetan en una espora; dos MAT s en un núcleo en el que los dos MAT opuestoslos loci están fusionados en un locus o residen en diferentes loci; y finalmente, solo hay un idiomorfo MAT presente y las células se reproducen a través del apareamiento del mismo sexo.
Enfermedades humanas por hongos y su sexualidad
Aspergilosis
Los hongos del género Aspergillus, por ejemplo A. fumigatus, son hongos ubicuos y muy extendidos que viven tanto en interiores como en exteriores. Si bien la mayoría de las personas están expuestas a las esporas del hongo Aspergillus a diario sin daño, las personas inmunodeprimidas tienen un mayor riesgo de desarrollar problemas de salud causados por este hongo. Dado que este hongo sigue siendo un patógeno humano importante, su biología, patogenia, biología molecular y factores de virulencia se han descrito en detalle. El éxito de la difusión de A. fumigatus, se ha atribuido a los siguientes factores: 1º la capacidad de sobrevivir y crecer en muchas condiciones ambientales, 2º dispersión aérea eficiente, 3º características físicas que permiten que los conidios lleguen a sitios distales del tracto respiratorio y 4º rápida adaptación al entorno de acogida.
La enfermedad causada por el hongo Aspergillus se denomina aspergilosis, y algunas formas son leves y otras graves. La aspergilosis invasiva provoca una infección grave de los pulmones y puede diseminarse a otras partes del cuerpo; por lo general, afecta a personas con un sistema inmunitario debilitado. El número de casos de aspergilosis invasiva causada por A. fumigatus está aumentando, debido al creciente número de procedimientos médicos que comprometen la capacidad del sistema inmunitario del paciente para controlar las infecciones. Estos casos son difíciles de diagnosticar, por lo que el tratamiento a menudo no se inicia de manera oportuna.
La aspergilosis pulmonar crónica es una infección de la cavidad pulmonar que puede ser de larga duración. La aspergilosis cutánea ocurre cuando el hongo ingresa al cuerpo a través de un daño en la piel y causa una infección, generalmente en personas con sistemas inmunitarios debilitados. La aspergilosis broncopulmonar alérgica provoca inflamación de los pulmones y síntomas alérgicos como tos y sibilancias, mientras que la sinusitis alérgica por aspergillus provoca inflamación de los senos paranasales y síntomas de sinusitis; ninguno conduce a la infección. Además, el aspergiloma, un nódulo fúngico que crece en los pulmones o los senos paranasales, no suele diseminarse a otras partes del cuerpo.
La vida sexual de este hongo, tiene que ver con virulencia. En el hongo A. fumigatus, la reproducción sexual y la virulencia están relacionadas: el tipo de apareamiento MAT1-1 se asocia con un mayor crecimiento invasivo y es más virulento que el tipo de apareamiento MAT1-2. La formación de cepas recombinantes contribuye a la alteración de la resistencia a los fármacos antimicóticos.
Enfermedades Criptocócicas
La criptococosis generalmente afecta los pulmones o el sistema nervioso central, pero puede afectar otras partes del cuerpo. Una infección cerebral causada por el hongo Cryptococcus se llama meningitis criptocócica. La mayoría de las personas infectadas con el hongo C. neoformans, que es común en todo el mundo, generalmente tienen un sistema inmunitario debilitado, especialmente aquellas con VIH/SIDA avanzado.
Los efectos de la reproducción sexual del hongo C. Neoformans son diversos. La mayoría de los aislamientos clínicos son del tipo MATα, por lo que se sospecha una diferencia en la virulencia de los tipos de apareamiento. La señalización de feromonas provoca formación de basidiosporas, que son la vía de infección (además de células de tipo levadura encapsuladas). Las cepas híbridas y recombinantes pueden contribuir a la resistencia antifúngica y la aptitud en algunos casos.
Infección por Candida
La Candida normalmente vive en la piel y en el cuerpo, como la boca, la garganta, los intestinos y la vagina, sin causar problemas; sin embargo, ocasionalmente puede causar infecciones. La candidiasis del estómago o la orofaringe se desarrolla en la boca o la garganta. Una candidiasis común es candidiasis en la vagina. La candidiasis invasiva ocurre cuando las especies de Candida ingresan al torrente sanguíneo o infectan órganos internos como los riñones, el corazón o el cerebro. la candidiasis incluso puede producir artritis
Las células de C. albicans son diploides y pueden dividirse asexualmente o aparearse hetero u homotálicamente.
La reproducción sexual y los procesos asociados juegan un papel algo limitado pero importante en la generación de diversidad genética en las especies de Candida. Estos procesos también contribuyen significativamente a la evolución de la patogenicidad y la resistencia a los medicamentos.
La especie patógena emergente más reciente, C. auris, ha causado varios brotes importantes de infecciones relacionadas con la atención médica en todo el mundo. El hongo C. auris es resistente a varios fármacos antimicóticos y se ha convertido en una de las principales causas de candidiasis invasiva en algunos hospitales. Se diferencia de la mayoría de las otras especies de Candida patógenas en su resistencia a los fármacos antimicóticos y en su capacidad de propagarse entre los pacientes. Más que la mayoría de las especies de Candida, C. auris tolera un ambiente extremadamente salino y temperaturas más altas. Actualmente se están investigando los factores que podrían conducir a su propagación, incluido el posible papel de la salud pública, el uso de medicamentos antimicóticos y los cambios ambientales, incluidas las actividades humanas que podrían aumentar la aparición de C. auris en el medio ambiente o permitir un mayor contacto con los humanos.
¿Cuál es la evidencia de sexualidad en C. auris? Candida auris y sus parientes más cercanos deben tener suficientes factores de apareamiento y meiosis para apoyar el ciclo sexual. El hongo C. auris está genéticamente más estrechamente relacionado con la especie C. haemulonii, rara vez observada y a menudo resistente. Se han identificado genomas casi completos de cuatro clados de C. auris, incluidos los reordenamientos de siete cromosomas dentro de los clados y entre especies. La mayoría de los genes meióticos y de apareamiento se conservan, y las cepas contienen loci de apareamiento separados de MTL o MTLα. Debido a las diferencias de cariotipo entre los clados aislados de C. auris , es poco probable que las cepas clínicas existentes de C. auris se apareen con éxito. Sin embargo, estas diferencias no descartan mecanismos parasexuales.
