La abeja esmeralda (Ampulex compressa) y su parasito la bacteria volvakia (Wolbachia)[i]

ÍNDICE

La avispa esmeralda. 2

Su ciclo reproductivo. 2

Las larvas de avispas desinfectan su alimento. 3

La combinación perfecta. 3

Un mundo duro. 4

La wolbachia. 4

Wolbachia y los artrópodos. 5

La especiación y Wolbachia. 5

La abeja como portadora de la volvakia. 7

Feminización. 7

Reproducción de la volvakia. 7

La volvakia y la influencia en la evolución de la abeja Esmeralda. 8

La investigación de la volvakia  en relación con el cáncer. 9

Bibliografía. 10

 

ÍNDICE DE IMÁGENES

Imagen: 1 Avispa esmeralda. 2

Imagen: 2 Avispas precavidas. 4

Imagen: 3 Célula de insecto infectada por Wolbachia. 5

Imagen: 4 larvas de la abeja esmeralda. 7

Imagen: 5 Bacterias agrupadas en los centrosomas. 7

Imagen: 6 división celular. 8

Imagen: 7 la volvakia también se divide. 8

Imagen: 8 apareamiento de la abeja esmeralda. 9

 

 


 

 


La avispa esmeralda

La avispa esmeralda (Ampulex compressa) es una especie de himenóptero apócrito de la familia Ampulicidae. Se la conoce por su particular ciclo reproductivo tan complejo, que consiste en controlar cucarachas vivas para conducirlas hasta el nido, donde se convierten en huéspedes de sus larvas. Este mecanismo es denominado guía parasitosa, que consiste en la utilización de los "servicios" que pueda prestar un individuo, a gusto y placer puros de quien los utiliza.

Su ciclo reproductivo

 La avispa esmeralda, con un cuarto del tamaño y el peso de la cucaracha, la rodea consiguiendo situar su aguijón trasero en la zona entre la cabeza y el primer miembro del insecto. Cuando clava su aguja, un veneno es eyectado a una gran velocidad en la hemolinfa de la cucaracha. El veneno provoca en primera instancia, una parálisis severa en las extremidades delanteras de la cucaracha, hasta continuar con las demás patas. Cuando el proceso de «zombificación» se completa, el insecto queda en una especie de estado de vegetación, caminando lentamente, sin comer, sin reflejos, sin velocidad y sin autonomía propia. La avispa guía a la cucaracha hasta su nido. Otro proceso comienza aquí: la avispa inyecta un huevo en el interior del insecto «zombi». Del huevo sale una larva que crece y viven alimentándose de los órganos internos de la cucaracha, causándole a ésta una muerte lenta e indolora. Una vez completado el desarrollo de la larva, ésta sale de la cucaracha, ya muerta y deshidratada, y comienza con su ciclo vital: si es hembra, reiniciando el ciclo.

Imagen: 1 Avispa esmeralda

(Ampulex compressa)

(Wikipedia, 2015)

 

Las larvas de avispas desinfectan su alimento

El ser humano se esfuerza constantemente por evitar la intoxicación alimentaria, con técnicas que van desde la refrigeración y la pasteurización a las inspecciones sanitarias, y ahora resulta que no somos los únicos. Un nuevo estudio revela que la avispa esmeralda (Ampulex compressa) tiene su propia técnica de higiene alimentaria que aplica en sus víctimas, las cucacarachas, utilizando un cóctel de líquidos antimicrobianos.

Al reproducirse, las avispas ponen un huevo en la pata de una cucaracha americana (Periplaneta americana). Cuando nace la larva, ésta se introduce en su interior y se alimenta de sus órganos internos hasta que completa su desarrollo y abandona el cuerpo de su víctima.

 

Sin embargo, las condiciones poco higiénicas de las cucarachas hacen que ésta pueda albergar distintas bacterias y virus, por lo que puede infectar a la joven avispa, amenazando su supervivencia. «Es evidente que una especie que se alimenta de cucarachas tiene que protegerse de las posibles intoxicaciones alimentarias», afirma Gudrun Herzner, entomóloga del Instituto de Zoología de la Universidad alemana de Regensburg, autora del estudio. «Era una buena opción para buscar mecanismos de defensa antimicrobianos».

La combinación perfecta

Herzner y su equipo querían descubrir cómo se protegen las larvas de avispa esmeralda de los microbios presentes en su fuente de alimento, por lo que empezaron a recoger muestras de un líquido que secretan las larvas dentro de sus huéspedes. Los análisis revelaron que las dos sustancias químicas encontradas en el líquido, combinadas, son efectivos agentes microbianos contra las bacterias que se encuentran comúnmente en las cucarachas americanas.

Aunque ambos componentes ya habían sido identificados con anterioridad en otros organismos, el estudio de Herzner, publicado esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences, ha sido el primero en encontrar esta específica combinación en la misma fuente. «Creo que es esta mezcla exacta la que proporciona una eficaz protección ante varios tipos de bacterias», afirma Herzner.Este mecanismo también previene el desarrollo de resistencia bacteriana, de forma similar a la combinación de antibióticos en personas. «Las avispas prácticamente empapan las cucarachas con estas secreciones, desinfectándolas», añade.

 

 

 

 

 

Un mundo duro

Según Jim Whitfield, catedrático de entomología de la Universidad de Illinois (Estados Unidos), que no ha participado en el estudio, estos métodos como el que aplica la avispa esmeralda en las cucarachas, son comunes en los insectos. «Casi todas las especies de larvas de insectos tienen un parásito que les ataca... El mundo es duro si eres una larva», afirma.Sin embargo, el método específico de estas avispas resulta único. «Normalmente, la madre produce el compuesto que protege a sus larvas. En este caso, parece que es la propia larva la que lo produce», declara.El descubrimiento de esta combinación podría un día llegar a utilizarse en técnicas de salud alimentaria o terapias antibióticas para humanos. Según la autora, podría haber otros componentes más fuertes y eficaces que los utilizados por las larvas de esta avispa. «La evolución podría estar trabajando para encontrar mejores mecanismos de defensa», concluye Herzner.

Imagen: 2 Avispas precavidas

Fotografía cortesía de Gudrun Herzner via PNAS

(Geographic, 2013)

 

 

La wolbachia

Wolbachia es un tipo de bacteria heredada que infecta los artrópodos, incluso una gran proporción de todos los insectos. Fuera de los insectos, Wolbachia infecta una variedad de especies de isópodos, arañas, y muchas especies de nematodos del grupo de las filarias. No sólo estos nematodos están infectados con Wolbachia. Wolbachia parecen desempeñar un papel inmoderado en estas enfermedades.La eliminación de Wolbachia de los nematodos del filariasis generalmente la mata o los hace estériles.

 

Imagen: 3 Célula de insecto infectada por Wolbachia

 

Wolbachia y los artrópodos

Dentro de los artrópodos, Wolbachia es notable por el hecho que altera significativamente las capacidades reproductoras de sus hospedadores. Estas bacterias pueden infectar diferentes tipos de órganos, pero es muy notable en las infecciones de los testículos y ovarios de los mismos.

 

 

Se conocen Wolbachia para causar cuatro fenotipos diferentes:

·         Muerte de machos infectados

·         Feminización. Las hembras portadoras de Wolbachia producen una descendencia mayoritariamente compuesta por hembras. Los embriones infectados con una dotación genética masculina se desarrollan como hembras morfológicas y funcionales.

·         Partenogénesis. Las hembras infectadas son capaces de reproducirse asexualmente a partir de óvulos no fecundados, produciendo hijas como descendencia.

·         Incompatibilidad citoplasmática. Los machos infectados únicamente pueden generar una descendencia normal (en número) si se aparean con hembras infectadas. La ausencia de descendencia en los cruces incompatibles se debe o bien a que no se lleva a cabo la fecundación o bien a la muerte de los embriones.

(Wikipedia, www.es.wikipedia.org, 2016)

La especiación y Wolbachia

Wolbachia puede promover la especiación rápida al causar incompatibilidad reproductiva entre las poblaciones especialmente cuando se produce incompatibilidad bidireccional. Parcial para completar incompatibilidad bidireccional se ha encontrado entre cepas de D. simulans y C. pipiens y entre especies hermanas de Nasonia avispas Nasonia son un complejo de tres especies hermanas (vitripennis N., N. giraulti, y N. longicornis). N. vitripennis es cosmopolita, mientras que los otros dos se producen alopátricamente en América del Norte y son microsympatric.

 Con en gran parte de su área de distribución Las tres especies muestran completa incompatibilidad reproductiva casi completa entre sí, debido a Wolbachia JH Werren, datos no publicados). Cada especie Nasonia alberga infecciones dobles con cepas distinguibles de A y B Wolbachia. Los híbridos no se producen normalmente en los cruces entre las especies a menos que sean como antibiótico curados de sus cepas de Wolbachia asociados cruces de introgresión muestran que la incompatibilidad entre especies bidireccional se debe a diferencias de las cepas bacterianas, no a las interacciones con genotipo del huésped Estudios posteriores de los genes  Lo Que Indica híbrido Entre vitripennis y girault revelar inviabilidad híbrida recesiva Significativa la divergencia Entre Estas species. El complejo Nasonia sugiere que Wolbachia podría estar implicado en la especiación. Sin embargo, en este sistema que aún no se sabe si la incompatibilidad bidireccional precedió al evento de especiación (y potencialmente lo promovió) o seguido divergencia de las especies incipientes. Un número de tipos de incompatibilidad bidireccionales se encuentran en D. simulans  Sin embargo, la incompatibilidad es relativamente débil y aparentemente es insuficiente para evitar gen nuclear de flujo entre.

Diferentes tipos de compatibilidad. Aislamiento reproductivo bidireccional se encuentra entre las poblaciones geográficas de la avispa parásita Trichopria drosófilas y se asocia con diferentes cepas de Wolbachia (J van Alphen y JH Werren, observaciones no publicadas). Laven (barcos descubierto incompatibilidad relación entre los diferentes aislamientos geográficos de los mosquitos C. pipiens, y los trabajadores posteriores han estudiado aún más este sistema. Un patrón complejo de compatibilidades unidireccionales y bidireccionales se produce. Sin embargo, se debe tener precaución en atribuir participación Wolbachia en todos los casos de incompatibilidad cruz que se encuentra en muy pocos casos específicos en el patrón de herencia ha demostrado ser citoplasmática, y la distribución de las cepas bacterianas y la posible acogida efectos genéticos sobre la compatibilidad aún no se han determinado.

 Incompatibilidades unidireccionales y bidireccionales y microorganismos asociados se encuentran dentro y entre las especies de Aedes mosquitos incompatibilidad reproductiva entre las poblaciones del ácaro araña de dos manchas y ácaro rojo también pueden incluir las cepas de Wolbachia.

La resolución de los papeles relativos de Wolbachia en comparación con otros factores de aislamiento reproductivo en estos complejos es un área de investigación particularmente prometedora. Inducida por Wolbachia CI no tiene por qué ser el único mecanismo de aislamiento entre las especies de la bacteria a ser importante como un mecanismo de especiación por ejemplo, unidireccional CI combinada con otros mecanismos de aislamiento reproductivo en la dirección recíproca, como la esterilidad de los híbridos y la inviabilidad o aislamiento premating, podría resultar en bidireccional aislamiento reproductivo.

Un posible ejemplo se produce entre especies de América del Norte Gryllus Wolbachia inducida bidireccional en la compatibilidad es un posible mecanismo para la rápida especiación en los artrópodos, como sugieren los ejemplos anteriores. El reciente hallazgo de que más del 16% de los insectos albergan estas bacterias apoya aún más esta posibilidad intrigante. Sin embargo, queda por demostrar con qué frecuencia se asocian con Wolbachia incompatibilidad reproductiva entre las poblaciones dentro de una especie o entre especies divergieron hace poco, un requisito previo para la determinación de su importancia potencial como mecanismo de especiación.

(Werren, 1997)

La abeja como portadora de la volvakia

La avispa esmeralda es una de las portadoras de la volvakia ya que es la más extendida por todo el planeta, la volvaquia ha conseguido invadir a tantas avispas que se ha convertido en una de las más extendidas del mundo y para ello emplea una estrategia perfecta  controla la reproducción de su portador, la bacteria vive en los huevos de la avispa una vez establecida, le interesa asegurarse que en la especie predominen las hembras las avispas macho no transmiten la bacteria a la siguiente generación solo lo hacen las hembras.

Feminización

Algunas volvaquia matan a los machos otras sepas de volvakia convierten a los machos en hembras es lo se llama feminización, lo hacen porque un macho no puede trasmitir la bacteria de modo que si la bacteria puede convertir al macho en hembra, desaparecerá el problema  y ya se puede transmitir a nuevas generaciones. (John Werren, Biólogo de la universidad de santa cruz).

Imagen: 4 larvas de la abeja esmeralda

Reproducción de la volvakia

 

Imagen: 5 Bacterias agrupadas en los centrosomas

La volvakia se agrupa alrededor del centrosoma, centros organizadores de la célula que controlan su división.

Imagen: 6 división celular

Cuando se dividen las células los centrosomas también lo hacen

 

Imagen: 7 la volvakia también se divide

Eso significa que la volvakia se transmitirá con cada nueva célula a la siguiente generación.

La volvakia y la influencia en la evolución de la abeja Esmeralda

La volvakia ha llegado a dominar hasta tal punto la reproducción de la misma esmeralda que puede llegar a influir en su evolución, si un macho y una hembra no pueden reproducirse se convierten en diferente especie, si la abeja no tiene la bacteria no tiene ningún problema para aparearse lo hacen espontáneamente y los híbridos están bien, los nietos de los híbridos están perfectos no tiene muchas barreras intrínsecas para el intercambio de genes, la única barrera intrínseca es la volvakia asi que se pude curar a las abejas y no hay ningún problema.

 

 

 

 

 

 

 

La investigación de la volvakia  en relación con el cáncer.

Si se encontrara lo que les permite a las volvakias localizar los centrosomas en esos insectos es bastante probable que esos mismos mecanismos se apliquen también en humanos, la investigación de la división celular abarca desde  la volvaria hasta los genes que controlan el proceso, se podría encontrar la causa del por qué a veces la división celular falla, como en el caso del cáncer.

(Banks, 2014)

 

Imagen: 8 apareamiento de la abeja esmeralda

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bibliografía

Banks, C. (Dirección). (3 de 12 de 2014). Historia Documental El Sorprendente Mundo de los Microorganismos [Película].

Geographic, N. (2013). www.nationalgeographic.es. Recuperado el 28 de 9 de 2016, de http://www.nationalgeographic.es/noticias/animales/larvas-avispas-desinfectan-alimento

Werren, J. H. (1997). Biology Department, University of Rochester, Rochester, New York 14627; e-mail:. Obtenido de http://www.rochester.edu/College/BIO/labs/WerrenLab/My%20Papers/1997_Wolbach_AnRevEnt.pdf

Wikipedia, c. d. (6 de 12 de 2015). www.es.wikipedia.org. Recuperado el 28 de 9 de 2016, de https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ampulex_compressa&oldid=87588503

Wikipedia, c. d. (23 de 2 de 2016). www.es.wikipedia.org. Recuperado el 28 de 9 de 2016, de https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Wolbachia&oldid=89361378

 



[i] José Mauricio López Bonilla  estudiante de la Universidad Veracruzana, facultad de biología Campus Peñuela, Córdoba Ver. a  2 de octubre 2016