La naturaleza va mucho más allá de aquellos animales y plantas que somos capaces de ver con nuestros ojos. En realidad, hay todo un universo microscópico fuera del alcance de nuestra vista que es muy diverso en forma, tamaño y hábitos. Los hay desde los que se comportan de forma parásita en humanos como, por ejemplo, la bacteria Salmonella que se aloja en nuestro intestino y nos causa una enfermedad gastrointestinal, hasta los que nos ayudan a digerir alimentos, como los Lactobacillus que consumimos en el yogurt y que nos facilitan la digestión y asimilación de ciertos nutrientes. Porque la diversidad de los microorganismos como bacterias, hongos, virus y protozoos es grande y seguido se encuentran viviendo relacionados con diferentes organismos, no es raro que muchos de ellos tengan implicaciones importantes en nuestra vida diaria. Por ejemplo, sin estos microorganismos no tendríamos alimentos como el pan o la cerveza que requieren de levaduras especiales para la fermentación del trigo y la cebada utilizados para su fabricación, o medicamentos como la penicilina que es producida por un hongo. La forma en la que los microorganimos se relacionan con otros organismos es a veces increíble. Por ejemplo, ¿sabías que existen microorganismos que pueden manipular/controlar la reproducción de otros organismos? Se sabe que esto puede ocurrir con algunos insectos y con bacterias del género Wolbachia, las cuales son intracelulares obligadas, es decir, que requieren vivir y reproducirse dentro de las células de los organismos que las hospedan y que parasitan. Increíblemente estas bacterias se presentan de forma natural en más del 60% de los insectos y son transmitidas de generación a generación de las hembras a su progenie a través de los huevos (Figura 1).
Algo muy interesante de estas bacterias Wolbachia es que, con el fin de favorecer su dispersión y sobrevivencia, pueden influir en o de plano manipular el comportamiento reproductivo de los insectos. Por ejemplo, ocasionan un fenómeno llamado “incompatibilidad citoplásmica”, en el que los machos infectados por Wolbachia no producen descendencia con hembras no infectadas o infectadas con una cepa diferente (Figura 2). También pueden inducir la reproducción asexual (partenogénesis) en los insectos, lo que sucede cuando las hembras producen descendencia a partir de óvulos no fertilizados por un macho, en donde Wolbachia duplica los cromosomas del óvulo lo que permite que éste continue su desarrollo como embrión y al final genere una hembra (nunca un macho) que nacerá infectada por la bacteria. Por si esto fuera poco, estas mismas bacterias asombrosamente también pueden inducir la feminización de los machos convirtiéndolos en hembras fértiles que serán portadoras de Wolbachia, o la muerte de los embriones machos. ¿Te imaginas las implicaciones que tiene estar infectado o siendo parasitado por esta bacteria? ¡Pero calma, por suerte no se ha demostrado que infecte a los humanos!
Las bacterias Wolbachia también pueden afectar o apoyar el estado físico, químico, inmune y la microbiota (conjunto de microorganismos dentro del cuerpo) de los insectos. Por ejemplo, la infección de insectos por una cepa específica de Wolbachia puede mejorar su fecundidad o su respuesta al estrés porque le aportan nutrimentos, como las vitaminas. Pero “el interés tiene patas” y esto último no lo hacen como “buenos samaritanos”, sino para facilitar su propia supervivencia. Wolbachia puede también inducir la activación del sistema inmune o de defensa de los insectos y reducir la infección por otros microorganismos y/o modular su microbiota, lo que también puede modificar su tiempo de vida (aunque, en general, la relación va más a favor de la bacteria que del hospedero) (Figura 2).
Dadas las interacciones entre Wolbachia y los insectos y sus implicaciones, se han explorado algunas estrategias de manejo biorracional (amigable al ambiente) de insectos vectores de enfermedades basadas principalmente en la incompatibilidad citoplásmica, que al cruzarse el macho estéril infectado con alguna cepa específica de Wolbachia con las hembras silvestres, producen huevos infértiles, y con el tiempo se logra la disminución de la población del insecto plaga y en consecuencia del daño que estos insectos causan. Este tipo de control se ha aplicado exitosamente en poblaciones de mosquitos o zancudos Aedes y Culex, los cuales son vectores de enfermedades importantes como dengue, zika, chikungunya o fiebre amarilla (Shropshire et al. 2020 y Gong et al. 2023). Además, aprovechando que algunas cepas de Wolbachia bloquean la multiplicación de los microorganismos en los insectos, se ha usado esta estrategia para el reemplazo de poblaciones, en el que se producen zancudos (hembras y machos) infectados con Wolbachia incapaces de transmitir virus patógenos causantes de las enfermedades ya mencionadas (Shropshire et al. 2020 y Gong et al. 2023). Con este método, la población de insectos no se reduce, pero se reemplaza por una que no es capaz de transmitir las enfermedades (Figura 2). Esta estrategia ha sido aplicada eficazmente en algunas especies de zancudos de los géneros Aedes y Anopheles. Ambas estrategias basadas en el uso de Wolbachia para el manejo de las poblaciones de zancudos se han usado con éxito en más de 20 países, por lo que la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha recomendado su uso para la eliminación del dengue. En México, específicamente en Baja California Sur desde el año 2019 y en Yucatán en el 2026, se ha iniciado el uso de esta estrategia para el control del dengue y otras enfermedades transmitidas por los zancudos. ¡Increíble, no crees!
El uso de Wolbachia para el control/manejo de plagas agrícolas también se está explorando, aunque con resultados menos satisfactorios, en insectos como la Mosca del Mediterráneo, Ceratitis capitata, una plaga cuarentenaria que puede atacar a más de 300 especies de frutos, y la Mosca del Olivo, Bactrocera oleae. También en la Mosca de Alas Manchadas, Drosophila zuzukii, que ataca una decena de especies frutales, entre ellas los frutos rojos que tanto benefician nuestra salud. Dentro del manejo integrado de las Moscas de la Fruta de importancia económica, también se usa el control biológico, el cual consiste en la liberación de insectos parasitoides, cuyas hembras ponen sus huevos dentro de los huevos, larvas o pupas de las moscas, y al completar su ciclo biológico causan la muerte del hospedero. Pues maravillosamente, se ha encontrado que Wolbachia puede inducir partenogénesis en el parasitoide de Moscas de la Fruta Odontosema anastrephae permitiendo la producción exclusiva de hembras a partir de huevos no fertilizados. Gracias a este hallazgo, se ha propuesto el uso de hembras de O. anastrephae infectadas con Wolbachia para establecer colonias libres de machos con el objetivo de reducir los costos de producción en la cría masiva de estos insectos. De esta manera solo se producirían hembras que son las que interesa liberar al ambiente y así hacer más eficiente el control biológico de la plaga. Bueno, ya te hemos platicado un poco del asombroso mundo de las interacciones entre Wolbachia y los insectos, y de cómo los procesos que normalmente ocurren en la naturaleza pueden ser aprovechados para el manejo de plagas y enfermedades que afectan a la sociedad. Las estrategias basadas en Wolbachia para el manejo de insectos plaga y de vectores de enfermedades presentan aún grandes retos, pero también ofrecen ventajas destacables como que son amigables al ambiente, seguras para el humano, reducen drásticamente el uso de plaguicidas tóxicos, y son únicamente dirigidas para la especie de insecto plaga de interés y por ello no afectan a otros organismos.
Referencias
Casper-Lindley C., Kimura S., Saxton D.S., Essaw Y., Simpson I., Tan V., & Sullivan W. (2011). Rapid fluorescence-based screening for Wolbachia endosymbionts in Drosophila germ line and somatic tissues. Applied and Environmental Microbiology 77(14), 4788-4794.
Gong J.T., Li T.P., Wang M.K., & Hong X.Y. (2023). Wolbachia-based strategies for control of agricultural pests. Current Opinion in Insect Science 57, 101039.
Shropshire J.D., Leigh B., & Bordenstein S.R. (2020). Symbiont-mediated cytoplasmic incompatibility: what have we learned in 50 years? Elife 9, e61989.
Mexico, World Mosquito Program. https://www.worldmosquitoprogram.org/es/avances-nivel-mundial/mexico.
Yucatán es referente nacional en innovación para el control del dengue y otras arbovirosis.https://www.yucatan.gob.mx/saladeprensa/ver_nota.php?id=10520.
Red de Manejo Biorracional de Plagas y Vectores, Instituto de Ecología A.C. Xalapa, Veracruz, México