Españoles abordan el problema de construir un sistema que evalúe el riesgo de patógenos transmitidos por garrapatas en Europa

Las garrapatas son importantes parásitos de los animales y los humanos. Su importancia no radica tan sólo en su necesidad de alimentarse exclusivamente de la sangre de sus hospedadores, sino de su capacidad para transmitir agentes patógenos que pueden provocar infecciones mortales tanto en humanos como en animales. Son diversos los factores que interactúan para producir el aumento en la distribución y abundancia de las garrapatas, a escalas que ya no son puramente locales o regionales, sino que se extienden a continentes completos.

Desde hace años se ha venido observando que la acción del clima provoca la expansión de los límites naturales de distribución de muchas de las especies de garrapatas; sin embargo, jamás se ha constatado que una población de garrapatas se haya extinguido como consecuencia del cambio climático. Junto a los efectos del clima, los cambios en el uso del suelo y de la vegetación natural, se apuntan como importantes factores que afectan los cambios observados en las poblaciones de garrapatas.

A diferencia de otros cambios observados en la naturaleza como consecuencia del cambio climático, que suelen ser observables a largo plazo, los efectos sobre las garrapatas se han comenzado a observar hace unos 30 años. Durante este tiempo, se ha procedido a elaborar modelos matemáticos más o menos complejos y completos, que intentan explicar los posibles cambios que, como efecto del clima, se pudieran observar en la distribución de las especies de garrapatas con interés médico o veterinario. La necesidad es obvia: si podemos estimar la posible distribución de estos parásitos en años venideros, es posible planificar el uso ganadero responsable de una zona, o informar a la población acera de los riesgos existentes. Estos modelos, aunque útiles en sus resultados y sólidos en su concepción estadística, solían estar orientados a una aproximación meramente regional o, como máximo, a una zona geográfica dada.

Los problemas asociados con las garrapatas en una zona deben de ser comprendidos desde una escala holística: incluyendo todas las especies existentes en una zona, junto con todos los hospedadores silvestres que pueden parasitar. Mientras que algunas garrapatas están altamente especializadas en parasitar a unas pocas especies de animales, la mayoría suelen ser generalistas, siendo capaces de ingerir sangre de un elevado número de vertebrados. Además, este parasitismo generalista podría provocar que los patógenos transmitidos circularan a través de un mayor número de vertebrados, en una cadena de amplificación de la transmisión con consecuencias desconocidas.

Por todo ello, los doctores Agustín Estrada-Peña y José de la Fuente, de la Universidad de Zaragoza y el Grupo de Investigación en Sanidad y Biotecnología (SaBio) del Instituto de Investigación en Recursos Cinegéticos (IREC – CSIC, UCLM, JCCM), respectivamente, han desarrollado un estudio basado en la teselación de todo el territorio, mediante celdillas hexagonales de 20 km de diámetro. Cada tesela cubre una extensión dada, y todas ellas se solapan para cubrir todo el territorio a estudiar. En cada tesela se han incluido todos los datos existentes en la Misión Copérnico, obtenidos mediante detalladas imágenes de satélite. Estos datos eran ya de acceso gratuito para los investigadores, pero su tamaño, su complejidad de manejo, y la necesidad de integrar todos ellos en un contexto único, parecían dificultar su utilización generalizada. Los investigadores han conseguido ensamblar todos los datos existentes sobre el hábitat y el uso del suelo, incluyendo, por ejemplo, el tipo de bosque, los acuíferos presentes en cada tesela, los datos de clima, el tipo de vegetación dominante o la fragmentación del hábitat.

Además, los investigadores han incluido los datos existentes sobre la distribución de más de 150 especies de vertebrados, con la idoneidad climática prevista para cada especie en cada una de las celdillas que cubren el territorio de estudio. Esta fase implicó la construcción de más de 150 modelos, individuales para cada especie, que tuvieran en cuenta los posibles fenómenos de competencia entre vertebrados, usando los métodos llamados “Species Stacking Distribution Models” (SSDM). Estos métodos aplican diferentes algoritmos a la misma distribución conocida y “deciden” qué modelo es el que mejor explica tal distribución. Tras cientos de iteraciones, emerge el modelo más correcto, que muestra la distribución de todas las especies consideradas en su conjunto. De la misma forma, se procedió con las 11 especies de garrapatas más importantes en el territorio estudiado.

Finalmente, se aplicaron modernos algoritmos de aprendizaje automático. En los tiempos de la llamada inteligencia artificial (IA), tendemos a olvidar que algoritmos similares existían ya hace 10 años, como las redes neurales o los basados en los llamados “Random Forests”. Todos ellos son algoritmos de clasificación automática, que se entrenan “observando” las similitudes entre las variables que definen el problema (variables explicativas, como el clima, la fragmentación del hábitat o la presencia y abundancia de algunos vertebrados) y las variables a explicar, como la distribución de una especie de garrapata.

Los algoritmos empleados en el presente trabajo permitieron clasificaciones con más del 95% de acierto y, conjuntamente, suponen la más potente aproximación al problema de la predicción del riesgo por garrapatas. Esta evaluación del riesgo es el paso preliminar para elaborar una estrategia de control de las garrapatas o para construir campañas de prevención e información a la ciudadanía. Además, los datos existentes permiten una extrapolación a supuestos futuros de clima, con objeto de re-evaluar las conclusiones obtenidas bajo los escenarios de base. El resultado global es una base de datos accesible a través de FigShare.

Los doctores Agustín Estrada-Peña y José de la Fuente ya habían trabajado juntos en aproximaciones previas a este problema, obteniendo las redes de circulación de garrapatas, hospedadores y patógenos en todo el continente europeo y norte de África, como unidades biogeográficas completas. Estas redes de interacciones bióticas fueron el punto de partida para unir en un solo documento espacial (utilizable mediante un Sistema de Información Geográfica) los datos necesarios para desarrollar modelos más potentes, tal y como lo han presentado en su última publicación conjunta en la prestigiosa revista Annals of Medicine.