La diversidad bacteriana de las mariposas cambia drásticamente durante la metamorfosis

La diversidad bacteriana de las mariposas cambia drásticamente durante la metamorfosis

31 de enero de 2014

<img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/heliconius-erato.jpg"

</Por primera vez, un equipo dirigido por la Universidad de Colorado en Boulder ha secuenciado la composición bacteriana interna de las tres principales etapas de la vida de una especie de mariposa, un proyecto que mostró que algunos eventos sorprendentes ocurren durante la metamorfosis. </El equipo, dirigido por el estudiante de doctorado de CU-Boulder, Tobin Hammer, utilizó poderosos métodos de secuenciación de ADN para caracterizar las comunidades bacterianas que habitan en las orugas, pupas y adultos de Heliconius erato, comúnmente conocida como la mariposa cartero roja. El cartero rojo es una mariposa tropical abundante que se encuentra en América Central y del Sur.

Los resultados mostraron que la diversidad bacteriana interna del cartero rojo se redujo a la mitad cuando pasó de la oruga a la crisálida, o etapa de pupa, y luego se duplicó después de que las pupas se convirtieron en mariposas adultas activas. El estudio es importante porque se ha demostrado que las comunidades de bacterias que habitan en otros insectos afectan la nutrición del huésped, la digestión, la desintoxicación y la defensa de los depredadores, parásitos y patógenos, dijo Hammer, del departamento de ecología y biología evolutiva.

"Lo que vimos fue que la comunidad microbiana se simplificó y reorganizó durante la transición de la oruga a la pupa", dijo. "Luego vimos que la diversidad se duplicó después de que las mariposas adultas emergieron y comenzaron a dedicarse a su negocio de alimentación. Eso nos sorprendió un poco."

Un artículo sobre el tema fue publicado en línea el 23 de enero en la revista PLOS ONE. Los co-autores del estudio en el documento incluyeron al Profesor Asociado de CU-Boulder Noah Fierer del Departamento de Ecología y Biología Ambiental y W. Owen McMillan del Instituto Smithsonian de Investigación Tropical en la Ciudad de Panamá, Panamá. Las mariposas fueron recogidas en un sitio de campo en Gamboa, Panamá, y el análisis de los datos se hizo en CU-Boulder.

La recolección de microorganismos en un solo animal, conocido colectivamente como el microbioma, se ha convertido en importante porque se ha encontrado que tales grupos bacterianos afectan los procesos metabólicos y de desarrollo, desde la digestión de los alimentos y la síntesis de vitaminas hasta la posible función cerebral, dicen los expertos. Mientras que el humano promedio está compuesto de alrededor de 1 trillón de células, los científicos estiman ahora que cada uno de nosotros tiene la asombrosa cifra de 10 trillones de bacterias - esencialmente 10 bacterias por cada célula humana, dijo Hammer. </Las mariposas son ecológica y científicamente importantes, y su transformación de oruga a crisálida y a adulto con alas es uno de los fenómenos más notables del mundo natural", dijo. "Pero casi nada se había sabido previamente sobre qué tipo de microbios internos tienen y cómo cambian a lo largo del ciclo de vida de la mariposa."

Una razón para estudiar la composición microbiana de las orugas tiene que ver con el daño potencial que las orugas pueden hacer a los cultivos, dijo Hammer, que está haciendo un doctorado en la CU en ecología y biología ambiental. "La gente está empezando a pensar en el microbioma de los insectos como objetivos para el control de plagas, incluyendo los insecticidas, por lo que necesitamos saber qué bacterias específicas contienen y cómo funcionan. "

Fierer, también becario del Instituto Cooperativo de Investigación en Ciencias Ambientales, o CIRES, dijo que ve a las mariposas como "hábitats microbianos en el aire"

"La principal pregunta planteada por esta investigación es qué están haciendo estos microbios dentro de las orugas y mariposas para influir en su salud y comportamiento", dijo Fierer. "Ahora sabemos que el dramático cambio que ocurre cuando las orugas se convierten en mariposas activas se corresponde con grandes cambios en sus comunidades microbianas."

"La principal motivación para elegir el cartero rojo para el estudio es que su género es el único que se alimenta de polen, una rica fuente de aminoácidos, dijo Hammer. La mayoría de las mariposas se alimentan de néctar - esencialmente agua azucarada - lo que lleva a abreviar la vida útil que dura sólo días o semanas. Pero el cartero rojo aparentemente ha encontrado una manera de digerir y luego extraer los nutrientes de los granos de polen, probablemente ampliando su vida útil en varios meses.

"Este es un rasgo único de este género y podría estar mediado por su microbioma", dijo. La alimentación con polen también parece haber llevado a la co-evolución entre Heliconius y sus flores favoritas, que producen más polen y menos néctar, y que aparecen a lo largo del año para igualar la inusualmente larga vida de la mariposa.

"También parece que las orugas rojas del cartero, que adquieren los nutrientes de las hojas que consumen, son capaces de desviar más recursos hacia la fabricación de compuestos que son tóxicos para algunos depredadores, dijo Hammer. Las mariposas cartero rojas adultas están llenas de los mismos compuestos, que liberan cianuro cuando se come la mariposa.

Hammer recolectó las mariposas cartero rojas tal como se podría esperar - usando una red para mariposas. Llegó a sus sitios montando su bicicleta desde la estación de investigación a zonas prometedoras de la selva tropical circundante. Dijo que las mariposas, aunque son bastante lentas, están marcadas con patrones de color específicos que anuncian que son tóxicas para los depredadores. "Es lo que llamamos un proceso de 'enseñanza compartida' - algunas de las mariposas invariablemente son comidas antes de que los depredadores aprendan que son tóxicas", dijo.

Hammer comparó la secuencia del ADN bacteriano asociado a la mariposa con el código de barras, el proceso utilizado para etiquetar los productos de la tienda de comestibles. Utilizando poderosas técnicas de secuenciación de genes, el equipo recolectó el ADN bacteriano de las etapas individuales de oruga, pupa y mariposa del cartero rojo, y luego utilizó el método de código de barras para identificar las secuencias de ADN bacteriano.

El estudio también indicó que las mariposas cartero rojas salvajes y en cautiverio tenían diferentes microbiomas, probablemente debido a las diferentes dietas, dijo. CU-Boulder y la Fundación Nacional de Ciencia financiaron el estudio.

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