Las bacterias de la Wolbachia pueden controlar los mosquitos con menos químicos

Las bacterias de la Wolbachia pueden controlar los mosquitos con menos químicos

23 de marzo de 2015

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Por Erin Weeks

Imagine que una cepa de bacteria que vive en su cuerpo tiene el poder de protegerlo de virus mortales, volverlo estéril, o incluso ayudar a dar lugar a una nueva especie humana. Para los insectos, no es sólo una fantasía - una amplia variedad de bacterias posee todos estos poderes, y muchas más cualidades extrañas. Los científicos de todo el mundo están aprendiendo a controlar esas bacterias para el beneficio de los humanos con la esperanza de combatir los mosquitos que propagan enfermedades. Y a juzgar por los recientes esfuerzos en Kentucky, el futuro de nuestra asociación con el microbio Wolbachia parece brillante.

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Erin Weeks

Wolbachia es un género de bacterias que puede vivir dentro de las células de cualquier lugar del 20-70% de los insectos del mundo, así como muchos artrópodos relacionados. En muchos casos, la bacteria se mantiene en equilibrio simbiótico en las células de un insecto como huésped neutral o incluso beneficioso para su huésped. Pero desde mediados del siglo XX, los científicos han descubierto que Wolbachia también puede causar estragos en los organismos huéspedes, en particular en su vida sexual.

En la píldora común, Wolbachia puede tener un efecto feminizador, convirtiendo a los machos en hembras. En algunos ácaros, la bacteria induce la partenogénesis, un proceso por el cual las hembras se reproducen asexuadamente sin la contribución genética de los machos. En los mosquitos, los machos y hembras infectados con Wolbachia deben poseer la misma cepa para reproducirse con éxito - si hay un desajuste, la bacteria saboteará el esperma del macho, esterilizándolo efectivamente.

Es este último fenómeno el que el Dr. Stephen Dobson estudia en su laboratorio de la Universidad de Kentucky. La investigación de Dobson se ha centrado durante mucho tiempo en el impacto de Wolbachia en los insectos individuales y sus poblaciones, pero en los últimos años su equipo ha sido noticia en su búsqueda por secuestrar la bacteria en la guerra contra los mosquitos. Los mosquitos transmiten una asombrosa variedad de patógenos que amenazan la vida - malaria, dengue, chikungunya, fiebre amarilla y el virus del Nilo Occidental, entre otros - que infectan a cientos de millones de personas cada año. Estas cifras podrían acelerarse con el cambio climático y el comercio mundial, que ya han facilitado la propagación de especies altamente agresivas e invasivas como el mosquito tigre asiático (Aedes albopictus). Por lo tanto, la identificación de nuevos métodos de control de mosquitos sigue siendo una alta prioridad para las organizaciones de salud mundial.

Ahí es donde entra en juego la investigación de Dobson, al explotar la incapacidad natural de los mosquitos que albergan diferentes cepas de Wolbachia para producir descendencia.

<"Wolbachia es capaz de 'envenenar' el esperma", dijo Dobson. "Cuando esos espermatozoides fertilizan un óvulo, el esperma esencialmente se autodestruye". "Este proceso se llama incompatibilidad citoplasmática, y a pesar de la prevalencia de Wolbachia, los mecanismos moleculares precisos detrás de él siguen siendo en gran medida un misterio. Una mirada a las células sexuales de los mosquitos hembra apareados proporciona algunas pistas, sin embargo. Un embrión de desarrollo normal recibe un conjunto de cromosomas de cada progenitor. En un óvulo fertilizado por un espermatozoide con una cepa incompatible Wolbachia, los cromosomas masculinos nunca se forman correctamente. En su lugar, se agrupan en una masa de espaguetis genéticos, y el embrión muere.

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Las fotos de arriba muestran cromosomas (teñidos de rojo) formándose en un embrión de mosquito normal. La foto de abajo muestra cromosomas intentando formarse en un embrión que ha sido fertilizado con esperma que contiene una cepa incompatible Wolbachia. Foto de Stephen Dobson.

Dobson y un ex-alumno fundaron la compañía MosquitoMate para convertir sus descubrimientos de laboratorio en una tecnología comercial para el control de mosquitos. El proceso que desarrollaron funciona así: Los investigadores primero identifican la cepa Wolbachia con la que los mosquitos hembra locales están infectados. Luego, los embriones masculinos de mosquito en el laboratorio son inyectados con una cepa diferente, a menudo una generada artificialmente al tratar una cepa silvestre con antibióticos. Cuando los machos adultos cultivados en el laboratorio son liberados en el ambiente local, buscan y se aparean con las hembras, pero sus crías están condenadas - las cepas incompatibles Wolbachia matan a los embriones.

"No se conoce resistencia a Wolbachia, y es específica de cada especie", dijo Dobson sobre las ventajas de la tecnología sobre el control químico tradicional. "Y en lugar de depender del viento para entregar el insecticida, estamos usando insectos como vehículo de entrega."

El entorno natural está lleno de grietas y agujeros donde los químicos pueden no llegar nunca a los mosquitos escondidos, pero los mosquitos macho en busca de pareja son capaces de cazar a las hembras escurridizas.

Equipos en otras partes del mundo están trabajando de manera similar para subvertir la biología de los mosquitos al servicio del control de enfermedades. En Australia, el programa de investigación "Eliminar el Dengue" se basa en otra peculiaridad de Wolbachia - su capacidad para proteger a los insectos huéspedes de los virus. Los científicos han encontrado que ciertas cepas de Wolbachia no sólo reducen la probabilidad de que los mosquitos huéspedes se infecten con patógenos, sino que también limitan su capacidad de transmitir esos patógenos. En otras palabras, los mosquitos infectados con Wolbachia tienen menos probabilidades de transmitir enfermedades como el dengue a los humanos.

El programa Eliminar el Dengue libera Wolbachia mosquitos hembra positivos en el ambiente con la esperanza de eventualmente reemplazar el acervo genético local con mosquitos incapaces de transmitir el dengue. Tras el éxito inicial a pequeña escala en la región de Cairns en Australia, ahora se están poniendo en marcha proyectos similares en Brasil, Colombia, Indonesia y Vietnam.

Stephen Dobson y su equipo comenzaron sus primeras pruebas de campo el año pasado en Lexington, Kentucky con la bendición de la U. Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA).

"Estamos animados por los resultados iniciales", dijo Dobson sobre el ensayo hasta ahora.

Los datos de su equipo aún no son públicos, pero Dobson dice que el tamaño de la población adulta en las áreas de prueba ha sido prometedor. Mientras tanto, están avanzando en la prueba de la tecnología en otros lugares de los Estados Unidos. Si pueden demostrar que los Wolbachia-masculinos esterilizados son efectivos en la supresión de los niveles de población en diferentes ambientes, la EPA considerará la posibilidad de otorgar licencias para el uso generalizado de la tecnología.

En lugar de reemplazar los métodos existentes, Dobson prevé que la tecnología se convierta en otra herramienta en el arsenal de control de mosquitos.

"Todavía vamos a necesitar pesticidas químicos", dijo. "Un enfoque integrado en la realidad va a ser el más poderoso. Pero al introducir esto, podemos reducir potencialmente la cantidad de químicos utilizados."

Erin Weeks es un escritor científico con sede en Charleston, SC. Encuéntrala en línea en www.erinweeks.com y síguela en Twitter en @erin_m_weeks.

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