Los genes compartidos con los virus protegen a las orugas de las avispas parásitas
ARRIBA: El gusano cogollero del algodón (H. armigera) es una de las especies que se descubrió que tiene genes del factor de destrucción de parasitoides. ISTOCK.COM, TOMASZ KLEJDYSZ
Es una escena sacada de tu peor pesadilla: docenas de diminutas larvas lechosas se escabullen de la oruga que aún vive, dejando atrás el agujeros abiertos y llenos de cicatrices de donde emergieron. Las larvas pertenecen a un tipo de avispa llamada parasitoides, cuyas crías se alimentan de la carne de los huéspedes que sus padres eligen para ellas.
Pero una investigación publicada el jueves (29 de julio) en Science sugiere que no todas las orugas infectadas con avispas parasitoides tendrán el mismo final espeluznante. El estudio identificó una nueva familia de proteínasfactores de eliminación de parasitoides (PKF) que eliminan las larvas de parasitoides. Se encontraron genes PKF en varios virus grandes de ADN de doble cadena que infectan insectos lepidópteros (polillas y mariposas), pero también dentro de los genomas de varias especies de lepidópteros, lo que sugiere que los genes se han intercambiado entre virus y anfitriones infectados a lo largo de la historia evolutiva. Es una investigación muy, muy buena.
Los estudios de interacciones huésped-patógeno a menudo revelan evidencia de carreras armamentistas evolutivas, a medida que los organismos perfeccionan sus estrategias de virulencia y defensa. El virólogo Jean-Michel Drezen de la Universidad de Tours en Francia dice que los virus generalmente solo codifican genes que son absolutamente necesarios para la replicación viral y que están involucrados en la adaptación al huésped. En este caso, sin embargo, los genes virales PKF se adaptaron a los potenciales competidores parasitoides del virus. Esto es bastante nuevo en virología, dice. Drezen ha colaborado con algunos de los autores de los artículos en el pasado, pero no participó en el estudio actual.
La viróloga de insectos Madoka Nakai de la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio y su equipo identificaron por primera vez el PKFs en orugas del gusano cogollero (Mythimna separata) una especie de lepidóptero infectada con entomopoxvirus. Los investigadores vieron que cuando las orugas se infectaban con el virus, estaban protegidas de ciertas especies de parasitos. Esta no era la primera vez que los investigadores notaban tal conexión; en la década de 1970, en la Universidad de California, Davis, el entomólogo Harry Kaya notó que las orugas infectadas por virus estaban protegidas de los parasitoides, pero no entendía el mecanismo de protección.
Para encontrar ese mecanismo, el grupo de Nakais, trabajando con investigadores dirigidos por Salvador Herrero de la Universidad de Valencia y Martin Erlandson de la Universidad de Saskatchewan, expusieron parasitoides al plasma de las orugas infectadas con virus que habían sido despojadas de cualquier partícula de virus. Las larvas de avispa murieron. Al comparar las proteínas plasmáticas presentes en M. separata larvas, los investigadores identificaron una proteína PKF de 28 kDa que solo estaba presente en los insectos infectados. Usando la secuenciación de Edman, que identifica la secuencia de aminoácidos en un péptido, trabajaron hacia atrás para hacer coincidir la secuencia de aminoácidos de la proteína con las secuencias de los genomas virales. Además de la PKF en el entomopoxvirus, también encontraron homólogos en los genomas de ascovirus y baculovirus, que también infectan insectos. Algunos virus tenían hasta cinco PKF en sus genomas.
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Mientras visitaba el laboratorio de Herreros en España, Nakai presentó a su grupo el descubrimiento de los PKF virales. Mientras discutía los datos con ella mientras tomaba un café, Herrero dice que recuerda haber pensado que debería hacer un escaneo rápido a través de sus bases de datos genómicos de polillas, solo para ver si había algo similar a los genes PKF codificados directamente en el genoma de la polilla. .
Efectivamente, también identificaron genes PKF en las polillas, y el análisis filogenético sugirió que la transferencia horizontal de genes de PKF entre los virus de ADN y los insectos ocurrieron varias veces a lo largo de la historia evolutiva de los lepidópteros.
Nakai dice que aún no saben si los genes se movieron originalmente del virus al huésped o viceversa, pero el resultado final la transferencia de genes es clara: el enemigo común es el parasitoide, dice ella, por lo que eliminan al enemigo común.
Anteriormente, se esperaba que las larvas infectadas con virus no fueran huéspedes apropiados para el desarrollo de parasitoides debido a competencia de recursos, dice Drezen, pero no esperábamos que hubiera un mecanismo específico para matar avispas parasitoides por los virus, por lo que me sorprendió bastante leer este artículo.
Es muy claro que, aunque pensábamos que era muy básico, el sistema inmunológico de los insectos no es tan básico como nosotros. piensa, dice Keehnen. Y todavía no sabemos exactamente cómo funciona, así que creo que encontrar una familia de genes completamente nueva que esté involucrada con las respuestas [antiparasitoides] muestra que realmente necesitamos estudiar más. Los investigadores descubrieron que las PKF inducen la apoptosis en parasitoides susceptibles.
En el futuro, el grupo planea buscar PKF en otros lepidópteros. También están utilizando CRISPR-Cas9 para crear lepidópteros knockout para PKF a fin de comprender más claramente las funciones de cada gen PKF, dice Nakai. Una pregunta adicional, más conceptual, planteada por su investigación es por qué los ascovirus, que portan PKF, se transmiten a los huéspedes lepidópteros por las mismas avispas parasitoides que pueden matar. Es un poco extraño, dice Nakai. ¿Por qué el ascovirus mataría a su vector?
Más adelante, puede haber aplicaciones agrícolas para el descubrimiento. Según Herrero, aprovechar el poder de los enemigos naturales como los parasitoides para controlar las plagas agrícolas ha sido una práctica habitual tanto en la agricultura convencional como en la ecológica. Aprender más sobre los PKF puede explicar por qué algunas plagas son resistentes a la eliminación de parasitoides y puede ayudar a informar el diseño de mejores soluciones de enemigos naturales en el futuro. involucrado en el estudio, señala que los PKF pueden matar a su objetivo de insectos, pero no a su huésped insecto, y el estudio muestra que los PKF solo se dirigen a ciertas subfamilias de parasitoides, lo que sugiere que los genes son extremadamente específicos en lo que pueden apuntar. En el futuro, dice, la gente podrá manipular los PKF para convertirlos en asesinos boutique de ciertas plagas. Ese tipo de especificidad podría aprovecharse para evitar el uso de estrategias de pesticidas de amplio espectro, mato todo lo que toco.
El estudio muestra que los insectos que sobrevivieron al virus tuvieron la oportunidad de adquirir ese gen que da protección contra el parasitoide, dice Herrero, demostrando que en este caso, al menos, lo que no te mata te hace más fuerte.