Simulaciones computacionales contra plagas invasoras

¿Te imaginas despertar un día y encontrar visitantes saqueando los alimentos y recursos de tu hogar? Eso es lo que ocurre en la naturaleza cuando plantas, animales, hongos o microorganismos son introducidos en hábitats donde no pertenecen. Las invasiones biológicas, como se conoce a este fenómeno, suelen ocurrir de manera gradual y silenciosa, alterando el equilibrio natural y poniendo a las especies autóctonas al borde de la supervivencia. Este problema ocurre con mayor frecuencia debido a la globalización. El comercio internacional y el transporte de mercancías a gran escala son las principales vías de dispersión de estos organismos. Como resultado, se han reportado especies exóticas en lugares nunca antes vistos. Peor aún, los daños que estas especies causan en diversos ecosistemas suelen ser irreversibles1,2.

Sin embargo, esta historia de invasiones no es nueva. En la década de 1950, un destacado investigador llamado Charles Elton reconoció la magnitud de este problema, refiriéndose al fenómeno como “explosiones ecológicas”2. Tal fue el impacto de su legado que, hasta el día de hoy, sus ideas son fundamentales para comprender estos fenómenos. A pesar de que la batalla contra estas especies lleva décadas librándose, pocos desafíos han sido tan formidables como el que comenzó en 2002 con la llegada a Estados Unidos del escarabajo del laurel rojo (Xyleborus glabratus) y su hongo asociado (Harringtonia lauricola)3–5. Este complejo habría llegado al puerto de Georgia desde Asia en los embalajes de madera transportados por barcos mercantes. Desde entonces, su incontrolable “explosión” demográfica, impulsada tanto por la dispersión natural como por el transporte humano de material infestado (por ejemplo, leña y madera) ha resultado en la muerte de numerosos árboles de la familia de las lauráceas6.

La marchitez del laurel, nombre de la enfermedad provocada por este hongo invasor, aún no tiene cura y es letal; puede provocar la muerte de los árboles hasta en menos de dos meses. En Carolina del Sur, desde su detección, se ha registrado una mortalidad del laurel rojo (Persea borbonia) que incrementó del 10% a más de 90% en apenas 15 meses. En Florida, la primera muerte de un laurel rojo se registró en 2012 y tiempo después se constató que la enfermedad ya se había adaptado con éxito al aguacate7. En este contexto, se estima que las pérdidas podrían llegar a 356 millones de dólares si no se implementan acciones de manejo contra este problema8. Más alarmante aún es el descubrimiento de que otros escarabajos nativos de América también pueden transmitir la enfermedad9. Estos hallazgos refuerzan la urgencia de tomar medidas para proteger los ecosistemas naturales y cultivados de la región.

México es el principal productor de aguacate en el mundo, lo cual representa un enorme impacto y dinámica económica local y regionalmente. En 2020, generó alrededor de 310,000 empleos directos y 78,000 indirectos sólo en su estado más productivo, Michoacán; ni hablar si incluimos las cifras de los otros 28 estados productores10. No solo eso, el Golfo y sur de México está repleto de especies de la familia Lauraceae que resultan vulnerables (120 aproximadamente)11, una epidemia representaría un desastre ecológico y social sin precedentes12. Una alerta nacional fue el reporte de que este complejo ya había sentado bases en Texas13. Esto creó una campaña que incluyó en 2018 una red de monitoreo en 20 estados (14,622 hectáreas y 1977 trampas)14 así como poner especial atención a contenedores o cargas provenientes de áreas afectadas con la enfermedad.

Como en todo conflicto, la urgencia y el peligro despiertan el ingenio humano, convirtiendo a la tecnología en un aliado incondicional. En este contexto, las simulaciones computacionales proporcionan una alternativa eficaz para mapear los riesgos y fortalecer los sistemas de vigilancia. Pero… ¿Cómo trabajan estas simulaciones? Básicamente, se configuran las mismas con información respecto a la biología de los escarabajos (puede aplicarse a cualquier organismo), sus preferencias climáticas y capacidad de dispersión (cuanto pueden volar, caminar o ser transportados). A partir de esta información y el empleo de funciones matemáticas, el modelo elabora animaciones que muestran cómo podrían darse las invasiones. Además, es posible crear diferentes simulaciones en diversos sitios de importancia sanitaria, como son los puertos y aduanas o cualquier otro sitio de alta vulnerabilidad al ingreso de la plaga, para anticipar cómo podría ser la dinámica de crecimiento poblacional en la geografía y con ello eficientizar los esfuerzos de monitoreo, manejo y recursos.

En México, esto representa una oportunidad excepcional para la potencial aplicación de estas herramientas dado el grave riesgo ambiental que acecha al país. En colaboración con investigadores del Instituto de Ecología, A.C. (INECOL) y la UNAM, construimos simulaciones enfocadas a este problema. ¿Cuál es nuestra intención? Evadir el enfrentamiento directo y detectar sitios críticos para prevenir el ingreso de estas plagas, ya que como se dice, “la mejor batalla es la que se evita por completo”. En este sentido, los resultados fueron contundentes y destacan la necesidad de poner especial atención en el Golfo y Sur de México donde existen escarabajos nativos capaces de dispersar la enfermedad y hospederos vulnerables (bosques nativos). Otro sitio crucial es la región aguacatera del Pacífico ya que contiene ambientes propicios para el establecimiento de poblaciones de escarabajos. Igualmente, importante es el Istmo de Tehuantepec ya que podría servir de nexo entre los ecosistemas del Atlántico y el Pacífico. Además, los modelos sugieren que la “explosividad” del fenómeno sería mayor si el ingreso del complejo se produce en los puertos de Salina Cruz y Veracruz. Estos hallazgos resaltan la importancia de estar alerta y tomar medidas proactivas para proteger las regiones vulnerables a este complejo.

La responsabilidad del daño causado a nuestro planeta nos da la oportunidad de utilizar el desarrollo tecnológico para remediar esta situación. Nuestra habilidad para anticipar y evitar las invasiones biológicas es crucial no solo para nuestro destino, sino también para el de las demás especies de la Tierra, como lo ha sido desde siempre.

Agradecimiento

Este trabajo fue posible gracias al financiamiento del proyecto “Generación de estrategias científico-tecnológicas con un enfoque multidisciplinario e interinstitucional para afrontar la amenaza que representan los complejos ambrosiales” del Fomento Regional para el Desarrollo Científico y Tecnológico del Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías (FORDECyT-CONAHCyT) en los sectores agropecuario y forestal de México (292399). Expresamos nuestro especial reconocimiento a los Dres. Luis Arturo Ibarra-Juárez y Jorge Soberón, quienes han sido fundamentales en este trabajo, y al Dr. Miguel Rubio-Godoy, cuya inspiración en la divulgación científica y sus valiosos aportes han enriquecido significativamente este escrito. Nuestro artículo está disponible en acceso libre en: https://doi.org/10.1038/s41598-024-57590-1