Rastrear mosquitos que portan enfermedades por todo el mundo ya es posible

Pese a su diminuto tamaño, el mosquito causa cada año casi 700 millones de infecciones y más de un millón de muertes, lo que los convierte en el animal más mortífero de la Tierra. Dado que solo un pequeño porcentaje de las especies de estos insectos transmite enfermedades, su vigilancia e identificación es fundamental.

Para hacer frente a esta amenaza constante de dolencias transmitidas por mosquitos, investigadores de la Universidad del Sur de Florida (USF, EE UU) han lanzado el tablero de control de seguimiento Global Mosquito Observations Dashboard (GMOD, por sus siglas en inglés) que rastrea en tiempo real su presencia por todo el mundo.

“Es fundamental hacer un seguimiento de estos mosquitos a escala mundial porque no conocen fronteras políticas. Con los viajes y el comercio, que dispersan estos vectores de enfermedades a nuevas zonas, se trata realmente de un problema internacional que exige una vigilancia global. Por ejemplo, el mortífero vector urbano de la malaria, Anopheles stephensi, ya está establecido en regiones como la India, pero recientemente ha invadido el continente africano y supone un tremendo peligro allí, una amenaza que ya ha empezado a manifestarse”, enfatiza a SINC Ryan M. Carney, de la USF y coautor de esta iniciativa.

El proyecto toma como punto de partida tres aplicaciones de ciencia ciudadana, una de ellas española: Mosquito Alert (MA). A través de estas apps, personas de todo el mundo proporcionan fotos de mosquitos utilizando sus teléfonos inteligentes.

“En sus ocho años de vida, MA ha trabajado en la concienciación y el empoderamiento del público, transmitiendo educación, información de cercanía, y por encima de todo, atribuyendo a las personas un papel sobre un tema muy cercano a sus vidas, pero a menudo descuidado por las administraciones. Es un proyecto cooperativo con base científica. Los datos que recoge son universales y están a disposición de todo el mundo que los necesite, sea para estudio o para control de la especie”, explica a SINC Roger Eritja, codirector del Servei de Control de Mosquits del Baix Llobregat y parte del equipo de la app.

La solución de integrar en un solo panel la información de esta aplicación, junto con GLOBE Observer de la NASA e iNaturalist de la Academia de Ciencias de California y National Geographic, ha demostrado ser escalable y eficaz, según publican sus responsables en un estudio de la revista Insects.

“Está estrictamente basado en la web, por diseño y es un cuadro de mando accesible a través de cualquier navegador —desde un ordenador de sobremesa hasta un smartphone o una tableta—, lo que excluye la necesidad de una aplicación. Además, queremos que la gente pueda acceder a él con solo teclear la URL, sin tener que descargar nada”, asegura Carney.

Con los datos internacionales combinados, el tablero de mando tiene el potencial de proporcionar datos con una frecuencia y una resolución geográfica que de otro modo sería imposible, debido a los altos costes que supondría y a otras muchas limitaciones.

«Esta herramienta ayudará al personal de control de mosquitos a buscar y destruir las especies invasoras y a vigilar los vectores de enfermedades a escala internacional, aprovechando los ordenadores de georreferencia que la gente lleva en el bolsillo todos los días: sus smartphones«, añade Carney.

Enfermedades con falta de vacunas y medios

Existe una creciente necesidad universal de aumentar y mantener la vigilancia de los mosquitos en todo el mundo debido a la falta general de vacunas y tratamientos accesibles. Los datos actualizados disponibles buscan ayudar a los científicos, al personal de control de mosquitos y a los responsables políticos a detectar a tiempo los vectores de enfermedades.

“La gran ventaja de la ciencia ciudadana, en el caso de los mosquitos, es que la gente no tiene que salir a buscar a la especie, sino que suelen ser estos insectos los que acuden a las personas, facilitando que prácticamente cualquier ciudadano con un móvil y una app pueda informar de la presencia de un mosquito o de haber recibido una picadura. Sin embargo, la variedad de plataformas también genera diversidad de datos, tanto en la manera en cómo se obtienen a cómo se validan y clasifican. La importancia del nuevo proyecto es intentar unificar las observaciones de las tres apps”, apunta a SINC Alex Richter-Boix, biólogo y técnico de comunicación en el CREAF, que también forma parte del equipo de MA.

Para comprobar la eficacia de la ciencia ciudadana en la vigilancia de los mosquitos, Carney y un equipo de tres estudiantes de la USF pidieron a los voluntarios que se centraran en los principales vectores del zika, la fiebre amarilla, el dengue y el Chikungunya.

Los ciudadanos no solo consiguieron localizar los vectores, sino que sus esfuerzos dieron lugar a las primeras observaciones de iNaturalist en EE UU de Aedes scapularis, una especie invasora que causa la fiebre amarilla. La documentación se compartió con funcionarios locales de control de vectores en Texas y sirvió de modelo para el seguimiento en Florida, donde la especie apareció recientemente.

“En el caso de Mosquito Alert, pudimos identificar también la presencia de especies invasoras en lugares donde no se sabía de su presencia por métodos tradicionales. Es el caso, en su día, del mosquito tigre en Comunidades Autónomas donde no se tenía constancia o el descubrimiento del mosquito del Japón en España en el norte peninsular”, señala Richter-Boix.

Además de información de localización, la ciencia ciudadana también proporciona valiosas fotos: de adultos, larvas o hábitats de cría de mosquitos, es decir, agua estancada en la que ponen sus huevos.

En la segunda parte del proyecto, el profesor de ingeniería de la USF Sriram Chellappan dirigirá los esfuerzos para entrenar y probar algoritmos de inteligencia artificial (IA) para crear un software de reconocimiento de imágenes. Está previsto que se lance este otoño y se utilizará para identificar las especies de mosquitos en las imágenes de ciencia ciudadana cargadas.

“Estas imágenes son importantes para el entrenamiento inicial de nuestros algoritmos de inteligencia artificial y, posteriormente, la IA puede aplicarse a las fotos entrantes para identificar la especie. Esto es algo fundamental”, recalca Carney.

La identificación basada en la localización también les ayuda a rastrear las especies de mosquitos invasores, así como a vigilar la expansión de sus áreas de distribución, debido a los viajes y el comercio internacionales o al cambio climático.

“Actualmente estamos a mitad de camino de nuestra subvención y la próxima mitad nos centraremos en una mayor integración de los modelos de IA. Por ejemplo, podríamos desplegarla como un filtro en tiempo real de las imágenes que vayan llegando para servir de sistema de alerta temprana para las especies objetivo”, continúa.

Esta IA también pretende identificar los componentes anatómicos de los mosquitos para la retroalimentación en tiempo real al usuario, destacando las partes relevantes de los insectos y fomentar la educación y el compromiso.

“Al aprovechar los datos de toda una escala global, podemos obtener imágenes para entrenar la IA que de otro modo no podríamos obtener. Por ejemplo, el Aedes vittatus es invasivo en el Nuevo Mundo, pero pudimos aprovechar fotos de esta especie del Viejo Mundo a través del equipo de MA español para entrenar a nuestro algoritmo de identificación de especies”, afirma el científico.

A lo que Richter-Boix, añade: “La combinación de datos de diferentes proyectos puede llenar los vacíos de proyectos concretos, al tener perfiles de usuarios diferentes que se muevan por ambientes distintos. Unir todos los datos también visibiliza que zonas están poco cubiertas o carecen de información, como sucede en algunas regiones de África. Es el caso de Etiopía, un lugar crítico por la presencia reciente de un mosquito invasor que transmite la malaria en las urbes”.

Campaña en África ante la expansión de malaria

La realidad es que la situación con algunos de estos mosquitos ha empeorado. Este es el caso de Anopheles stephensi, una especie invasora que representa un peligro único, ya que es un vector de la malaria en las ciudades: se cría en contenedores de agua artificiales cerca de las viviendas humanas. “Recientemente ha invadido África, y se teme que provoque brotes sin precedentes en las zonas urbanas. Este escenario de pesadilla ya ha empezado a desarrollarse en Etiopía este año”, apunta Carney.

El equipo ha publicado ya la versión beta de algunas de sus herramientas de IA en proceso (mosquitoID.org), con la esperanza de que puedan ser útiles para detectar y combatir este problema urgente. Se anima a los ciudadanos de este continente a que compartan sus fotos de mosquitos en Mosquitoes In Africa para ayudar a su detección.

«A medida que este trabajo se centra en África, el proyecto puede ayudar a la prevención de enfermedades transmitidas por mosquitos en poblaciones susceptibles y evitar brotes mortales», asegura Karlene Rivera, estudiante investigadora que trabaja en la beca en el laboratorio Carney.

Si no se controla allí, pondrá en riesgo de malaria a otros 126 millones de personas. Por ello, los países están en alerta máxima y están actuando para eliminar esta especie mediante la vigilancia, seguida de un control inmediato. Sin embargo, el problema principal es que es difícil identificar, sobre todo en la fase larvaria.

“La ciencia ciudadana es una forma estupenda y rentable de ampliar estos esfuerzos de vigilancia. Esta campaña de un año de duración centrada en los mosquitos de África pretende animar a los usuarios a que envíen fotos de mosquitos Anopheles, con la esperanza de que los descubramos en nuevas regiones, de modo que se pueda alertar inmediatamente a la organización local de control de mosquitos”, dice Carney.

La función de vigilancia de la llegada de especies invasoras es especialmente relevante en España, al haberse detectado el mosquito tigre en varias Comunidades como Andalucía y Aragón, así como al haber logrado detectar en 2018 la presencia de otro mosquito invasor, Aedes japonicus, en la cornisa cantábrica «donde nadie le esperaba», asegura Eritja. Estos logros se deben a que el potencial de muestreo del sistema MA es muy elevado, bastando la presencia de una persona con un teléfono móvil para obtener datos de cualquier lugar.

Por el contrario, las campañas oficiales de muestreo entomológico están restringidas a unos pocos lugares que se presume son los puntos de entrada, no siendo escalables al resto del territorio al requerir personal y material técnico fijo.

La principal amenaza para Europa en este momento (y España está en ello en primera fila, en múltiples sentidos) es la llegada de Aedes aegypti, el mosquito de la fiebre amarilla. Se trata de un insecto más molesto incluso que el Aedes albopictus, porque este otro entra en las casas y ataca exclusivamente a humanos, pero además es un vector más eficiente, especialmente para dengue.

“Como dato relevante, esta especie estuvo presente en territorio español entre los siglos XVII a principios del XX, por importación periódica en los barcos que traían mercancías de las Américas junto con los virus, y provocando importantes epidemias que se expandían desde los puertos de amarre hacia el interior. Se calcula que en solo 50 años hubo más de 300.000 fallecimientos por fiebre amarilla y dengue”, destaca el investigador.

Las circunstancias socioeconómicas actuales son muy diferentes y no serían previsibles un evento de estas magnitudes, lo que no quita que la reintroducción de sería «una noticia funesta», para el científico.

Paralelamente A. albopictus y aegypti, otros mosquitos invasores son amenaza para Europa, incluyendo Ae. japonicus (ya detectado en España) y Ae. koreicus. Mosquito Alert y sus entomólogos expertos verifican cada foto que llega al sistema, dirigiendo sus esfuerzos a ayudar a la ciudadanía a identificar alguna de estas especies a su llegada si se diese el caso. “Adicionalmente, la gran base de datos que se está generando permite a los modelizadores trabajar en la ecología del desplazamiento del vector, y en elaborar mapas predictivos de riesgo”, concluye Eritja.

El estudio de la USF está financiado con una subvención de cuatro años de la National Science Foundation, y el tablero de observaciones globales de mosquitos forma parte de una iniciativa a gran escala para establecer una vigilancia global de las enfermedades transmitidas por mosquitos con identificación automatizada de los mismos.

Este proyecto también cuenta con la colaboración del Programa de Innovación Científica y Tecnológica del Wilson Center, el Instituto de Estrategias Medioambientales Globales y la Colaboración Educativa en Ciencias de la Tierra de la NASA y el Departamento de Estado de los EE UU.

Referencia: Ryan M. Carney et al. “Integrating Global Citizen Science Platforms to Enable Next-Generation Surveillance of Invasive and Vector Mosquitoes”. Insects.