El ADN de la fruta en las tripas de las moscas invasoras podría ayudar a rastrear su dispersión

El ADN de la fruta en las tripas de las moscas invasoras podría ayudar a rastrear su dispersión

30 de abril de 2018 <img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/spotted-wing-drosophila-feeding-on-strawberry-puree.jpg" "drosófila de alas manchadas alimentándose de puré de fresa"

En el campo, las moscas adultas de la drosófila de alas manchadas (Drosophila suzukii) absorben los jugos de las heridas de puesta de huevos frescos que crean en la fruta, pero en experimentos de laboratorio se alimentan de puré de fresa. Un estudio reciente de la Universidad Estatal de Carolina del Norte muestra que el análisis de ADN de la drosófila de alas manchadas puede detectar si se alimentaron de fresas hasta siete días antes. Los investigadores esperan que la prueba de concepto conduzca a un análisis más preciso de la dispersión de la drosófila de ala manchada en el campo. (Foto: Lauren Diepenbrock, Ph.D.)

>Por Laura Kraft

La investigación no corta un camino recto hacia los momentos eureka, como los libros de texto de ciencia pueden llevar a creer. Implica un montón de fracasos y requiere de alguien dedicado a seguir volviendo al mismo problema e intentar algo nuevo. Lauren Diepenbrock, Ph.D., investigadora postdoctoral en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y que pronto será profesora adjunta en la Universidad de Florida, tiene una energía y un entusiasmo que la impulsa hacia adelante, incluso cuando se enfrenta a un bloqueo tras otro. (También fue presentada recientemente en un post de preguntas y respuestas de "Profesionales destacados de la carrera temprana" aquí en Entomología Hoy.)

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Laura Kraft

Diepenbrock estudia la drosophila de alas manchadas (Drosophila suzukii), la mosca de la fruta prima de las que cuelgan alrededor de tus plátanos. Esta mosca difiere de la inocua variedad amante de los plátanos en que tiene un órgano de puesta de huevos parecido a una sierra que le permite poner huevos en zarzas maduras, fresas, arándanos y cerezas. Los compradores de las tiendas de comestibles tienen tolerancia cero para la plaga y rechazarán un camión entero de bayas si tiene un solo insecto en o sobre la fruta. Esto no sólo causa pérdidas financieras a los cultivadores, del orden de 1.300 millones de dólares en pérdidas potenciales en los Estados Unidos anualmente, sino que también es un despilfarro cuando se tiran cantidades tan grandes de fruta.

Incluso después de que termina la temporada de las bayas, la drosófila de ala manchada (SWD) persiste cerca de los campos de hospedaje en invierno, albergando en la zarza silvestre, el pokeweed, y otras bayas silvestres hasta que la primera cosecha del verano está disponible: las fresas. En Carolina del Norte, las moscas construyen sus poblaciones sobre las fresas, a partir de las cuales atacan los arándanos, las moras y las frambuesas a medida que cada una se hace disponible más tarde en la temporada, alcanzando cifras asombrosas en las dos últimas cosechas, donde hace el mayor daño.

Diepenbrock se frustró con los datos existentes sobre el movimiento de la SWD porque implicaba el uso de trampas, que atraen a las moscas lejos de otras pistas o las interceptan de alguna manera. "La única manera que se me ocurrió para documentar realmente una interacción probada y verdadera fue mirar su intestino para saber de qué se están alimentando", dice.

Diepenbrock propuso estudiar cómo se dispersan las moscas adultas probando lo que comieron. Se interesó primero en la idea de usar herramientas moleculares para estudiar los comportamientos de alimentación mientras trabajaba con escarabajos mariquitas en el laboratorio de la Dra. Deborah Finke, en la Universidad de Missouri. En los sistemas de depredador-presa, como con los escarabajos mariquitas, los científicos analizan el ADN de los sistemas digestivos de los depredadores para averiguar qué presa han consumido recientemente. Diepenbrock quería probar el mismo concepto en las moscas que se alimentan de bayas. Escribió una gran subvención al Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos para apoyar su investigación postdoctoral y fue "rechazada brutalmente", según sus propias palabras. Los revisores del subsidio comentaron repetidamente que "No tienes pruebas de que puedas hacer esto con un insecto fitófago [come-plantas]"

Indefensa, se puso en contacto con un colega en Dakota del Sur, Jonathan Lundgren de Blue Dasher Farm, quien había evaluado el ADN en las tripas de los depredadores y escarabajos del grano almacenados pero no con las moscas que se alimentan de la fruta. Estuvo de acuerdo en que el proyecto era factible y la ayudó a redactar una nueva subvención para el Consorcio de Pequeñas Frutas de la Región Meridional. Esta vez, el proyecto recibió financiación. Voló a Dakota del Sur durante una semana donde, juntos, tuvieron un éxito provisional en la detección de ADN cuando las moscas se alimentaban de fresas.

<img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/diepenbrock-dissecting-spotted-wing-drosophila.jpg" "Lauren Diepenbrock, Ph.D., muestra las tijeras de disección utilizadas para decapitar moscas adultas de la drosophila de ala manchada (Drosophila suzukii) antes de la prueba de ADN para el contenido intestinal. Las cabezas de las moscas contienen enzimas que cortan el ADN, inhibiendo su extracción. (Fotografía: Laura Kraft, Lauren Diepenbrock, Ph.D.) <img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/spotted-wing-drosophila-in-vial.jpg" "spotted-wing drosophila in vial"

La vida de un científico no siempre es fácil. A veces, Diepenbrock tenía que despertarse a altas horas de la mañana para colocar moscas de ala manchada adultas alimentadas con fresas (Drosophila suzukii) en el congelador. (Crédito de la foto: Lauren Diepenbrock, Ph.D.)

"Pero, cuando volví al estado de Carolina del Norte, nada funcionó," dice Diepenbrock. En retrospectiva, observa que no tenía suficiente conocimiento de la tecnología utilizada, y que la máquina de Dakota del Sur era de una marca diferente a la de la Estatal de Carolina del Norte, lo que complicaba aún más la situación.

Necesitando ayuda para avanzar, Diepenbrock se acercó al Departamento de Entomología y Patología Vegetal de la Estatal de Carolina del Norte y recibió un correo electrónico de un colaborador poco probable, Tim Sit, Ph.D. Sit estudia los virus en las plantas y no tenía experiencia en el trabajo con moscas, pero estaba entusiasmado con el proyecto y la perspectiva de colaborar con alguien nuevo. Juntos, él y Diepenbrock analizaron mosca tras mosca en busca de rastros de ADN de fresa.

Cuando se analiza el ADN, las muestras se insertan en una máquina que presenta las coincidencias exitosas de ADN como picos distintos en un gráfico. Dice Diepenbrock: "Lo frustrante de trabajar con el ADN es que no puedes verlo hasta que alguna máquina te dice que está ahí. Entonces, de repente, ¡tenía picos! ¡En todo! ¡Y era hermoso!" Juntos, Sit y Diepenbrock fueron capaces de mostrar que, sí, se puede detectar el ADN de la fresa después de que una mosca se la haya comido.

"Entonces queríamos saber cuánto tiempo después de su consumo se puede detectar la comida", dice. Las moscas fueron alimentadas con puré de fresa y luego fueron retenidas por un período de 24 horas antes de ser congeladas para probar su ADN. Veinticuatro horas parecían razonables en base a otros estudios.

"Resulta que el ADN todavía se detectaba con mucha fuerza después de 24 horas", dice Diepenbrock. Así que los mantuvo durante 36 horas antes de la extracción del ADN. Luego 48 horas. Luego 72. Un colaborador de la Universidad de California, Davis, compartió que estaban recogiendo muestras de ADN de moscas de alta calidad de moscas atrapadas en una solución de conservación hasta siete días después. Diepenbrock pensó, "Bueno, si puedes obtener ADN de moscas durante siete días, tal vez puedas obtener ADN de frutas durante siete días". Alimentó a las moscas con puré de fresa y las mantuvo durante siete días en el laboratorio con una dieta a base de harina de maíz y aún así encontró rastros de ADN de fresa. Los resultados de este trabajo se publicaron este mes en el Journal of Economic Entomology.

El largo período en el que el ADN de la fresa puede ser detectado dentro de las moscas aumenta las posibilidades de que el experimento basado en el laboratorio se despliegue con éxito en el campo. Mientras tanto, otros huéspedes de la fresa deberían añadirse al experimento para poder responder a preguntas más amplias sobre cómo se mueven las moscas. Por suerte, un cultivador de moras que trabaja en el estado de Carolina del Norte está secuenciando el genoma de las moras, lo que potencialmente hace posible encontrar una pieza única de ADN de moras para analizar en las moscas.

"A partir de ahí, es necesario llevarlo al campo... y validar las metodologías de captura en el campo para observar el movimiento de las moscas", dice Diepenbrock. "Tengo algunas ideas de eso, pero probablemente no serán lo que termine sucediendo. Pero tienes que tener una idea para empezar." Tiene suficiente experiencia con la ciencia para ser tentativa pero tenaz en su búsqueda de los datos que puedan ayudar a los cultivadores a manejar mejor sus cultivos de bayas.

Esta semana, Diepenbrock asumirá un nuevo papel, un puesto de profesor en la Estación de Investigación y Educación de Cítricos de Lake Alfred de la Universidad de Florida, trabajando en el manejo integrado de plagas en los cultivos de cítricos.

Leer más

"Detección del uso específico de recursos por Drosophila suzukii (Dípteros: Drosophilidae) usando análisis de contenido intestinal"

Diario de Entomología Económica

>Laura Kraft es un doctorado. D. en la Universidad del Estado de Carolina del Norte y una becaria de investigación de posgrado de la Fundación Nacional de Ciencias. Cuando ella no está viajando por el mundo, pasa su tiempo haciendo la ciencia más accesible a través de la escritura y el alcance de la ciencia. Correo electrónico: ljkraft@ncsu.edu

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