Cuenta Regresiva: Las rayas de las cebras, machos, desquiciados y robots? Lo que pueden lograr los parásitos. Por Daniela Vergara

Empezaré con la definición del significado de parásito que usaré en este escrito: un organismo o entidad que disminuye el fitness de su hospedero de quien depende para poder vivir. Por lo tanto, esta definición incluye virus, bacterias, animales y organismos protozoarios. Como los efectos del parásito en el hospedero pueden ser tan grandes y nocivos que le pueden causar la muerte, el hospedero se ve obligada a desarrollar mecanismos para defenderse de el parasito. Se dicen entonces que el parásito impone una presión de selección sobre el hospedero. Esto ocasiona una “competencia de armas evolutiva”  (evolutionary arms race en inglés) en donde  ambos competidores, combaten para, en el caso del hospedero, deshacerse del parásito y en el caso del parásito alcanzar al hospedero. En este escrito, daré seis interesantes ejemplos que ilustran los sorprendentes resultados que puede conseguir la presión selectiva impuesta por los parásitos y los efectos que ella tiene en el hospedero; los ordenaré, según mi subjetiva opinión del menos al más interesante.

Puesto 6: La utilidad de los machos

Una población asexual estricta, compuesta solo por hembras con reproducción clonal, en cuanto a la reproducción, tiene una ventaja del doble sobre una población sexual ya que, en esta última, hay machos que no contribuyen directamente en ella. Entonces, cabe preguntarse, para qué sirven los machos? Para responder esta pregunta, es de gran utilidad el caracol Potampygus antipodarum (molusco que conozco porque hice mi tesis de doctorado estudiándolo), en cuyas poblaciones se encuentran las dos modalidades de reproducción: clonal y sexual; hay hembras estrictamente clonales y hembras y machos estrictamente sexuales (como nosotros, los humanos). Los estudios hechos en esta especie muestran  que la presencia de machos ayuda a incrementar la variación genética y por lo tanto las poblaciones del caracol pueden evadir a los parásitos (1, 2), particularmente a un parasito tremátodo que esteriliza al caracol (dejándolos “evolutivamente muertos” ya que al ser castrados su fitness es cero: no tienen cría). Por otro lado, las hembras clonales, al no tener ninguna variación genética, son eliminadas por el parásito, que al parasitar a una hembra de un clon común puede pararasitarlas todas.

La capacidad de evadir parásitos gracias a la variación genética (como la contribuida por los machos) es una de las hipótesis que explica porqué la mayoría de linajes asexuales son pocos y de origen reciente (3). Una de las hipótesis que intenta explicar el éxito de los linajes asexuales ancestrales como los rotíferos de la clase Bdeloidea, es que éstos pueden reproducirse más rápido que sus parásitos (4) y así pueden “huir” de ellos sin necesidad de machos. Para más información acerca de la utilidad de los machos en el aspecto de proporcionar variabilidad genética, refiéranse a los escritos de Fecha y de Fecha. Lamentablemente no puedo dar más información acerca de cómo lograr que los machos sean mas útiles en otros aspectos, por ejemplo en los quehaceres domésticos y agradecería cualquier información, en particular a lo que atañe a la limpieza del baño. Espero que estos escritos logren convencerlos que pese a muchos desperfectos, los machos son bastante importantes en las poblaciones!!

Figura 1. Caracol P. antipodarum. Foto de Bart Zijlstra http://www.bartzijlstra.com/)

Figura 1. Caracol P. antipodarum. Foto de Bart Zijlstra http://www.bartzijlstra.com/)

Puesto 5: El hospedero desquiciado

Una de las áreas más estudiadas en parasitología es el cambio de comportamiento causado por el parásito en el hospedero.. Dos ejemplos bastante citados son el que en las ratas causa el el protozoario Toxoplasma gondii y en las hormigas el tremátodo Dicrocoelium dendriticum. En ambos casos, las ratas y las hormigas, son hospederos intermediarios de T. gondii y de D. dentriticum respectivamente, organismos que para completar su ciclo de vida y reproducirse, necesitan al hospedero definitivo, que en caso de T. gondii son los gatos y en el caso de D. dendriticum son rumiantes, como ovejas o vacas. Estos parásitos, con el propósito ser ingeridos por el hospedero definitivo, ocasionan cambios de comportamiento en los hospederos intermediarios: las ratas le pierdan miedo a los gatos (5) y las hormigas se suban en lo alto del césped para ser ingeridas con mayor facilidad por el rumiante (6). Ante este cambio de comportamiento podría decirse que el hospedero enloquece y busca su muerte que le permite al parásito llegar a su hospedero definitivo. Cruel, pero efectivo! La habilidad de cambiar el comportamiento del hospedero es bastante común, tal vez el caso más conocido es también el de otras hormigas desquiciadas de géneros Camponotus, Cephalotes y Polyrhachisa en las cuales, hongos de género Ophiocordyceps hacen que las hormigas se aferren fuertemente con sus mandíbulas a la vegetación, algo llamado “el agarre de la muerte” y en ese momento el hongo hace crecer una estructura que sale de la cabeza de las hormigas para liberar sus esporas al mundo!!!

Figura 2. Hormiga parasitada por el hongo de género Ophiocordyceps. Foto tomada de http://www.wildborneo.com.my/photo.php?f=cld09041439.jpg&k=ant&p=1&i=5

Figura 2. Hormiga parasitada por el hongo de género Ophiocordyceps. Foto tomada de http://www.wildborneo.com.my/photo.php?f=cld09041439.jpg&k=ant&p=1&i=5

Puesto 4: Criando un parásito

Un caso bien interesante de parasitismo es el de los parásitos de nidada, como el cucú. Este tipo de parásito hábil o mejor sinvergüenza, pone sus huevos en el nido de otras aves, para que empollen y alimenten sus polluelos. Este caso de parasitismo disminuye el fitness del hospedero, quien en vez de alimentar sólo a sus propios polluelos, alimenta y cría también los hijos de otro y a veces, cuando el cruel polluelo cucú mata los otros huevos, los hospederos padres terminan sin hijos y criando sólo el del parásito. En este caso hay una competencia de armas evolutiva, tanto los hospederos como los parásitos desarrollan maneras para seguir usando sus estrategias de sobrevivencia. Por ejemplo, algunos hospederos rechazan los huevos del parásito rompiéndolos a picotazos (7)deshaciéndose del parásito. Pero, los padres parásitos a su vez han desarrollado el método de represalia: vigilan sus huevos en los nidos de su hospedero y cuando se dan cuenta que estos se han desecho de sus polluelos picotean los huevos del hospedero matándolos (8). Un arma desarrollada por los hospederos para combatir  estos parásitos de camada es la cooperación (9). En este último ejemplo el desarrollo del “arma” cooperación da ventaja al hospedero.

Puesto 3: El parásito afrodisiaco

En este caso daré dos ejemplos en los cuales el parásito o su presencia hace que el hospedero aumente la frecuencia de sus encuentros sexuales. El primer ejemplo es el virus IIV-6/CrIV que parasita a los grillos Gryllus texensis, en este caso el virus se transmite por contacto, por lo tanto, entre más sexo tengan los grillos mayor será la transmisión del virus. Aunque no se conoce exactamente el mecanismo mediante el cual el virus cambia el comportamiento de su hospedero, el tiempo de cortejo de los grillos macho infectados es menor que el de los no infectados (10).

El segundo ejemplo es de nuevo el de mi amado caracolito P. antipodarum y un experimento donde expusimos a varios caracoles a parásitos. Los caracoles expuestos al parásito incrementaron su actividad sexual (11). Una hipótesis predice que un hospedero al estar expuesto a un parásito y en especial a uno bastante perjudicial como el de P. antipodarum que lo esteriliza, debe reproducirse lo más pronto posible. Nuestros resultados que fueron publicados en la revista Biology Letters reafirman esta hipótesis.

Puesto 2: El cambio de “look”

El cambio de look del  hospedero en los próximos dos ejemplos son por razones muy diferentes pero bastante interesantes. El parásito tremátodo Leucochloridium paradoxumparasita los caracoles Succinea putris que es su hospedero intermediario. Los hospederos definitivos son aves, y para poder llegar a éstas, L. paradoxum se ubica en los tentáculos del caracol, haciéndolos palpitar de colores semejando a una oruga que comen las aves. Estas, también engañadas, consumen el caracol y quedan parasitadas, y así completa el parásito su ciclo de vida.

El caso de las cebras, que es en mi opinión el segundo ejemplo más chévere de selección impuesta por un parásito en este escrito (además bastante de moda en el momento), es un claro ejemplo de  competencia de armas evolutiva. En este caso, las cebras desarrollaron sus rayas para despistar a las moscas tse tse y a los tábanos, que no solamente son vectores de enfermedades letales para estos equinos, sino que también le quitan al animal mucha sangre y como bien lo sabemos son insoportables (12). Vemos entonces en este ejemplo que los equinos que desarrollaron el arma “rayas” contra estos parásitos han sido bastante exitosos.

Figura 3. Parásito L. paradoxum en el caracol Succinea putris.  Foto tomada de: http://www.frenetiek.nl/wordpress/category/slakken/bruine-blinkslak/

Figura 3. Parásito L. paradoxum en el caracol Succinea putris. Foto tomada de: http://www.frenetiek.nl/wordpress/category/slakken/bruine-blinkslak/

Puesto 1: Todos somos hospederos robots

Con este último ejemplo voy a contarles sobre los elementos móviles o transposones, que son mi ejemplo favorito. Los elementos móviles son secuencias de ADN que pueden cambiar de posición en el genoma del hospedero. Estos elementos son muy comunes en plantas, animales, hongos y hasta bacterias, mejor dicho donde sea que miren hay un hospedero con elementos móviles. Estos parásitos intracelulares además de colonizar sitios nuevos en el genoma, también pueden transmitirse de padres a crías . Los elementos móviles generan un costo para el hospedero ya que, primero pueden saltar e irrumpir en un sitio importante en el genoma, segundo, usan la maquinaria de su hospedero para copiarse , y tercero en el genoma humano estos elementos ocupan mas o menos el 40% (13, 14). El hospedero tiene que replicar todo este material genético cada vez que hay replicación celular, lo que le genera un gasto de energía (14). Los hospederos han desarrollado métodos para combatir estos parásitos intracelulares, como es el ARNi (ARN de interferencia, el ARN es otro tipo de material genético, como el ADN) que es una molécula de ARN destructora, que destruye tanto virus como elementos móviles (13, 15). Este video  muestra como actúa el ARNi. Las moléculas de ARNi están bajo presión de selección porque tienen que combatir a sus enemigos y mantenerse al día en caso de que aparezca un enemigo nuevo y diferente. Esto lleva a una competencia de armas evolutiva entre los elementos móviles (y virus) y las moléculas de ARNi, y la prueba de esto es que las moléculas de ARNi en los hospederos tienen cambios constantes en el tiempo con una tasa de evolución bastante alta .

Hay tres razones principales por las cuales este es mi ejemplo favorito de parasitismo: primero, ahora tenemos que aceptar que realmente somos robots controlados por elementos móviles que habitan nuestro cuerpo. Somos autómatas y sólo un vehículo para que estos pedacitos de ADN puedan replicarse en el mundo! Segundo, porque los elementos móviles fueron descubiertos en el maíz por una gran mujer, Barbara McClintock  quien en 1983 ganó el premio nobel por haberlos descubierto.  Tercero, en este verano, el CGRI tiene entre sus objetivos encontrar elementos móviles en el genoma de Cannabis lo que me ha llevado a estudiarlos y a admirarlos. Para mas información sobre Cannabis referirse a este escrito.

Figura 4. En el video de PBS se hace una analogía entre el ARNi y un policía ya que el ARNi protege al organismo de secuencias extrañas de ADN.

Figura 4. En el video de PBS se hace una analogía entre el ARNi y un policía ya que el ARNi protege al organismo de secuencias extrañas de ADN.

Quiero terminar por decir que aun cuando muchos de estos organismos nos producen desagrado, el conocidísimo Carl Zimmer publicó un escrito en su blog sobre platos exquisitos a base de parásitos así que para muchos no son tan malos como parecen!

Paginas Recomendadas:

http://listverse.com/2009/07/29/10-fascinating-cases-of-mind-control/

http://www.livescience.com/5631-zombie-ants-controlled-fungus.html

http://phenomena.nationalgeographic.com/2014/05/02/parasite-cuisine-eating-the-eaters/

http://www.pbs.org/wgbh/nova/body/rnai.html

http://phenomena.nationalgeographic.com/2014/06/10/the-barnacle-that-eats-glowing-sharks/

Referencias:

1. J. Jokela, C. M. Lively, M. F. Dybdahl, J. A. Fox Ecology 78, 452-460 (1997)

2. D. Vergara, C. M. Lively, K. C. King, J. Jokela. The American naturalist 182, 484-493 (2013).

3. T. G. Barraclough, D. Fontaneto, C. Ricci, E. A. Herniou. Molecular Biology and Evolution 24, 1952-1962 (2007).

4. O. P. Judson, B. B. Normark. Trends in Ecology & Evolution 11, 297-297 (1996).

5. P. K. House, A. Vyas, R. Sapolsky. Plos One 6,  (2011).

6. S. A. Adamo. N. E. Beckage, Ed. pp. 231-245.

7. A. Antonov, B. G. Stokke, A. Moksnes, E. Rskaft. Biology Letters 5, 169-171 (2009).

8. J. P. Hoover, S. K. Robinson. PNAS  104, 4479-4483 (2007).

9. C. N. Spottiswoode. Science 342, 1452-1453 (2013).

10. S. A. Adamo, I. Kovalko, R. H. Easy, D. Stoltz. The Journal of experimental biology (2014).

11. D. M. Soper, K. C. King, D. Vergara, C. M. Lively. Biology Letters 10, (2014).

12. T. Caro, A. Izzo, R. C. Reiner, Jr., H. Walker, T. Stankowich. Nature communications 5, 3535-3535 (2014).

13.  N. Buchon, C. Vaury. Heredity 96, 195-202 (2006).

14.  M. Lynch  Origins of Genome Architecture,  (2007).

15.D. J. Obbard, K. H. J. Gordon, A. H. Buck, F. M. Jiggins. Philosophical Transactions of the Royal Society B-Biological Sciences 364, 99-115 (2009).

 

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