Una mirada de cerca a los pequeños pozos sensoriales que las garrapatas usan para oler

Una mirada de cerca a los pequeños pozos sensoriales que las garrapatas usan para oler

16 de enero de 2018 <img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/ixodes-scapularis-hallers-organ.jpg" "Ixodes scapularis Órgano de Haller"

Un nuevo estudio en el Journal of Medical Entomology analiza los órganos de Haller de tres especies de garrapatas, incluyendo el de Ixodes scapularis, que se muestra arriba. El órgano de Haller es una fosa sensorial en la pata delantera que se utiliza para detectar el calor y los olores químicos emitidos por los posibles huéspedes. Los "puntos de referencia" utilizados en el análisis de los órganos están numerados. (Imagen originalmente publicada en Josek et al, 2017, Journal of Medical Entomology))

Por Marina Suárez

<img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/meredith-swett-walker2.jpg"

<Si alguna vez encuentras una garrapata antes de que te encuentre a ti, es decir, cuando todavía está colgada en la vegetación esperando que la cepilles, puedes notar al pequeño chupasangre agitando sus "brazos en el aire como si no le importara". Pero las garrapatas no son fanáticas del hip hop de los 80. Agitan sus brazos porque intentan olerte. Mientras que los insectos huelen principalmente con sus antenas, las garrapatas no son insectos, sino arácnidos, y no tienen antenas. En cambio, una garrapata huele usando una estructura en sus patas delanteras llamada el órgano de Haller. El órgano de Haller se describe como una pequeña "fosa sensorial" que puede detectar sustancias químicas como el dióxido de carbono, el amoníaco o las feromonas. Incluso puede sentir la humedad y la luz infrarroja, que incluye el calor corporal emitido por las criaturas calientes y llenas de sangre que la garrapata quiere encontrar.

<img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/questing-dermacentor-varabilis.jpg" "Questing Dermacentor varabilis"

Al buscar un huésped, las garrapatas como la garrapata americana del perro (Dermacentor variabilis) agitan sus patas delanteras, en un comportamiento llamado "questing". Las patas delanteras de las garrapatas tienen unas pequeñas fosas sensoriales llamadas órganos de Haller que se usan para detectar el paso de un huésped. A pesar de la importancia del órgano de Haller en la capacidad de la garrapata para encontrar huéspedes, no se ha descrito en detalle para muchas especies importantes de garrapatas. Pero en una investigación publicada en diciembre en el Journal of Medical Entomology, Tanya Josek, Brian Allan, Ph.D., y Marianne Alleyne, Ph.D., de la Universidad de Illinois examinan el órgano de Haller en tres especies de garrapatas de importancia médica: la garrapata de patas negras (Ixodes scapularis), la garrapata de la estrella solitaria (Amblyomma americanum), y la garrapata del perro americano (Dermacentor variabilis).

<img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/josek-tick-collecting.jpg" "Josek recolectando garrapatas"

Tanya Josek, un investigador graduado de la Universidad de Illinois, se viste con Tyvek y cinta adhesiva durante la recolección de garrapatas. Las garrapatas se recogen arrastrando un paño blanco a través de la vegetación y luego recogiendo las garrapatas que se adhieren al paño. (Foto: Tanya Josek)

Cada una de estas especies es un importante vector de enfermedades: I. scapularis transmite la bacteria que causa la enfermedad de Lyme, A. americanum transmite la bacteria que causa la ehrlichiosis, y D. variabilis transmite la bacteria que causa la fiebre maculosa de las Montañas Rocosas. Un mejor entendimiento de cómo estas garrapatas encuentran sus anfitriones puede ayudar a reducir la transmisión de la enfermedad.

Josek, un estudiante de postgrado en el laboratorio de Alleyne, se interesó en las estructuras sensoriales de los artrópodos. El órgano de Haller parecía un gran tema de investigación: Se sabía relativamente poco sobre él, y los potenciales hallazgos podrían tener importantes aplicaciones en los esfuerzos de control de garrapatas en el mundo real. ¿El único problema? Josek tenía fobia a las garrapatas debido a algunas malas experiencias en la infancia. "Esto fue un completo shock para mí porque he amado a las arañas e insectos toda mi vida", dice.

Pero Josek conquistó su miedo con el conocimiento, leyendo sobre dónde es más probable que recoja los parásitos y cuánto tiempo les lleva transmitir la enfermedad. Se entrenó con Allan para aprender las habilidades de recolección de garrapatas. Luego, armándose con un traje blanco de Tyvek y una amplia cinta adhesiva, se puso en marcha en los bosques y campos de Illinois en busca de garrapatas.

Los estudios anteriores del órgano de Haller fueron en su mayoría cualitativos, que, aunque informativos, no son útiles para hacer comparaciones cuantitativas entre las especies. Además, los recientes avances en la tecnología del microscopio electrónico de barrido ofrecieron la oportunidad de observar más de cerca la diminuta estructura. Josek y sus colaboradores utilizaron la microscopía electrónica de barrido ambiental (ESEM) para obtener imágenes de alta resolución de los órganos de Haller.

<img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/tick-sample-for-environmental-scanning-electron-microscopy.jpg" "muestra de garrapatas para la microscopía electrónica de barrido ambiental"

Lo que podría parecer lo último en diseño de joyas inspiradas en las garrapatas es más bien un conjunto de muestras de garrapatas preparadas para la microscopía electrónica de barrido ambiental. En este caso, las garrapatas se montaron con las patas delanteras giradas de forma que el órgano de Haller quedara hacia arriba, y luego se cubrieron con oro y platino. Según la entomóloga Marianne Alleyne, Ph.D., "la mezcla de oro y platino es un conductor eléctrico especialmente bueno" y ayuda a evitar que la muestra sea "frita" por el haz de electrones. (Foto: Tanya Josek)

El equipo se centró en la forma general del órgano de Haller en cada especie de garrapata, así como en los principales componentes del órgano: la apertura de la cápsula, la fosa anterior, y el número de setae y sensilla (estructuras similares al pelo) en la fosa. Analizaron sus imágenes utilizando el Análisis Morfométrico Geométrico, una técnica que esencialmente traduce las medidas de la forma en datos que pueden ser utilizados en comparaciones cuantitativas.

Encontraron que la estructura del órgano de Haller era significativamente diferente en cada especie de garrapata. En una especie, D. variabilis, la morfología del órgano de Haller era significativamente diferente entre hembras y machos. Este estudio no comprobó las consecuencias de estas diferencias de forma, pero las detalladas mediciones cuantitativas que proporciona pueden servir de base para futuros estudios sobre las diferencias en la función de los órganos de Haller entre especies.

La microscopía electrónica de barrido ambiental revela detallados primeros planos de los órganos de Haller de tres especies de garrapatas: Ixodes scapularis (Is), Amblyomma americanum (Aa), y Dermacentor variabilis (Dv). El órgano de Haller es una fosa sensorial en la pata delantera que se utiliza para detectar el calor y los olores químicos emitidos por los posibles huéspedes. Los "puntos de referencia" utilizados en el análisis de los órganos están numerados. (Imagen originalmente publicada en Josek et al, 2017, Journal of Medical Entomology) La microscopía electrónica de escaneo ambiental revela detallados primeros planos de los órganos de Haller de tres especies de garrapatas: Ixodes scapularis (Is), Amblyomma americanum (Aa), y Dermacentor variabilis (Dv). El órgano de Haller es una fosa sensorial en la pata delantera que se utiliza para detectar el calor y los olores químicos emitidos por los posibles huéspedes. Los "puntos de referencia" utilizados en el análisis de los órganos están numerados. (Imagen originalmente publicada en Josek et al, 2017, Journal of Medical Entomology) La microscopía electrónica de escaneo ambiental revela detallados primeros planos de los órganos de Haller de tres especies de garrapatas: Ixodes scapularis (Is), Amblyomma americanum (Aa), y Dermacentor variabilis (Dv). El órgano de Haller es una fosa sensorial en la pata delantera que se utiliza para detectar el calor y los olores químicos emitidos por los posibles huéspedes. Los "puntos de referencia" utilizados en el análisis de los órganos están numerados. (Imagen originalmente publicada en Josek et al, 2017, Journal of Medical Entomology)

I. scapularis, A. americanum, y D. variabilis tienen diferentes huéspedes preferidos y diferentes estrategias para encontrarlos. Las diferencias en la estructura de sus órganos de Haller pueden reflejar esto. Para entender cómo se relaciona la morfología de los órganos de Haller con las historias de vida de las garrapatas, son necesarias, dicen los autores, "comparaciones dentro del género, así como comparaciones entre garrapatas con diferentes comportamientos de búsqueda de huéspedes o entre garrapatas que tienen un rango de huéspedes generalista o especializado". Josek y Alleyne también están mirando al órgano desde una perspectiva genómica y pronto publicarán un artículo que examina los quimioreceptores y las proteínas de unión expresadas en el órgano de Haller.

El principal interés de investigación de Alleyne es el diseño bioinspirado, y, aunque no es una gran fanática de las garrapatas, encuentra inspiración en el órgano de Haller. "Pensar que los artrópodos tienen un exoesqueleto que los protege del medio ambiente... ...y sin embargo son capaces de percibir cantidades mínimas de sustancias químicas es asombroso para mí. El órgano de Haller es un ejemplo de un sensor multifuncional que es muy sensible pero bastante simple en su diseño, comparado con la nariz de un vertebrado, por ejemplo", dice ella.

Si podemos entender mejor la estructura que las garrapatas usan para encontrarnos a nosotros (y a sus otros huéspedes,) podríamos idear maneras de eludirlas. Esto podría reducir la transmisión de enfermedades graves, así como hacer que las garrapatas sean un problema menos espeluznante para las personas que trabajan o juegan al aire libre. Josek ha superado su fobia a las garrapatas y ahora se siente cómodo recogiéndolas y manipulándolas, pero "todavía tengo la pesadilla ocasional con ellas", admite.

Leer más

"Análisis morfométrico del órgano de quimiorecepción en garrapatas macho y hembra (Acari: Ixodidae)"

Revista de Entomología Médica

Marina Suárez es una antigua endocrinóloga aviar que ahora estudia el desarrollo y el comportamiento de dos humanos jóvenes en el alto desierto del oeste de Colorado. Cuando no está manejando sus temas de investigación, escribe sobre ciencia y naturaleza. Puedes leer su trabajo en sus blogs Pica Hudsonia y The Citizen Biologist o seguirla en Twitter en @mswettwalker.

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