La neurociencia detrás de por qué los mosquitos siempre te encuentran
ARRIBA: Primer plano de una antena de mosquito con glomérulos marcados con fluorescencia (verde) Margo Herre
El zumbido constante de un mosquito no solo es molesto en muchos casos, es la banda sonora de una enfermedad mortal. Aedes aegypti, una especie que transmite los patógenos que causan la fiebre amarilla, el dengue y el chikungunya, tiene un apetito particularmente voraz por los humanos. Ahora, los investigadores han descubierto que Ae. aegypti la capacidad de las hembras para detectar humanos cercanos es más complicada de lo que se suponía anteriormente. El estudio, publicado hoy (18 de agosto) en la revista Cell, informa que los mosquitos pueden expresar múltiples quimiorreceptores en cada una de sus neuronas, lo que probablemente asegura que puedan detectarnos pase lo que pase.
Durante décadas, los científicos han asumido que las neuronas olfativas individuales solo pueden expresar un único quimiorreceptor. Así es como parece funcionar en humanos y ratones, después de que todas las interacciones entre los cromosomas aseguran que solo se exprese un gen receptor de odorante por neurona. Sin embargo, el documento encuentra que este principio de un receptor-una neurona no se aplica a Ae. aegypti.
Este estudio nos dice que los mosquitos tienen . . . un sistema muy robusto y redundante, probablemente para detectar humanos.
Laura Duvall, Universidad de Columbia
El artículo muy completo y emocionante nos muestra que el sistema nervioso de los mosquitos no sigue las reglas que esperamos. dice la investigadora del comportamiento de los mosquitos de la Universidad de Columbia, Laura Duvall, quien no participó en el estudio pero trabajó como posdoctorado en el laboratorio de la Universidad Rockefeller de la coautora del estudio, Leslie Vosshall, neurobióloga.
El sistema olfativo es mucho más adaptable, mucho más variable de lo que pensábamos, dice Christopher Potter, neurocientífico de la Universidad Johns Hopkins que no participó en la investigación. Es un papel increíble porque. . . está cambiando el dogma de lo que pensábamos que sabíamos sobre cómo funcionaba realmente el olfato de los insectos.
Los mosquitos poseen tres tipos de receptores que ayudan a olfatear a los humanos: receptores de olores (OR), que detectan alcoholes y aldehídos; receptores ionotrópicos (IR), que responden a ácidos y aminas; y como receptores gustativos, que detectan el CO2 en nuestro aliento. Estos son expresados por las neuronas en las antenas de los animales y los palpos maxilares (pequeños apéndices cerca de la boca). Las primeras investigaciones sugirieron que cada neurona expresa solo un tipo de receptor, y que todas las neuronas que expresan un receptor particular se vinculan a un grupo de nervios olfativos dedicado (llamado glomérulo) en el lóbulo antenal del cerebro de los mosquitos.
Vea a los investigadores descubrir qué atrae a los mosquitos a los humanos
Sin embargo, había indicios de que el olfato de los mosquitos podría ser más complejo, dice Margaret Herre de la Universidad Rockefeller, coautora del artículo que anteriormente era estudiante de posgrado en el laboratorio de Vosshalls. . El grupo de Vosshalls ya había descubierto que cada vez que los investigadores eliminaban los receptores ionotrópicos o odorantes que pensamos que serían importantes para oler a las personas, aún podían oler a las personas. . . . Esto fue realmente confuso para nosotros y frustrante.
Debido a esos hallazgos, los investigadores buscaron comprender cómo exactamente Ae. aegypti tan exquisitamente detecta y rastrea a los humanos. Utilizaron un conjunto de experimentos para observar las neuronas olfativas, incluida la hibridación in situ de ARN y la secuenciación de ARN de un solo núcleo para dilucidar la expresión génica, la tinción de anticuerpos para evaluar la presencia de proteínas y el registro electrofisiológico de estructuras sensoriales antenales individuales (sensilla) para estudiar la función neuronal. . Y descubrieron que, contrariamente a las suposiciones anteriores y sus propias expectativas, los receptores OR e IR se coexpresan con frecuencia en las mismas neuronas. No solo eso, algunas agrupaciones de receptores particulares se encontraron frecuentemente juntas, aunque Herre dice que aún no saben por qué. Puede haber algo de lógica en este sistema olfativo realmente diferente, dice ella.
La complejidad continúa en el cerebro, descubrió el equipo. En los mosquitos, vimos mucha superposición en el cerebro, dice Herre, con glomérulos de lóbulos antenales individuales que reciben información olfativa de múltiples tipos de receptores. Esta superposición en los glomérulos, así como la coexpresión de los receptores, puede ser la razón por la que los mosquitos en experimentos anteriores pudieron seguir oliendo a los humanos, incluso cuando faltaba un tipo de receptor o no funcionaba.
En el modelo canónico (arriba ), las neuronas expresan un solo tipo de receptor (formas de colores), y todas las neuronas con ese receptor están vinculadas a un glomérulo dedicado (círculos de colores). Ahora, los investigadores han descubierto que las neuronas de los mosquitos pueden expresar más de un tipo de receptor y que las neuronas con diferentes receptores pueden vincularse al mismo glomérulo (abajo). Adaptado de las Figs. 1D, 7J en Herre et al., CELL 185:120, 2022.
Duvall elogia el estudio por ser particularmente completo, aunque señala que este no es el primero documento que ha planteado la idea de que lo que se lee en los libros de texto puede ser demasiado simple. . . . Es parte de un nuevo grupo de documentos que realmente desafían esa visión [tradicional]. De hecho, el equipo de Potters informó recientemente que las moscas de la fruta coexpresan receptores olfativos de manera similar.
Si bien el olfato de los mosquitos parece funcionar de manera diferente a lo esperado, las reglas para el olor de los mosquitos aún no están escritas, dice Herre. Cuando empecemos a entender lo que sienten estas poblaciones de neuronas que expresan múltiples receptores.
Una mejor comprensión del sistema olfativo del mosquito podría arrojar luz sobre preguntas básicas de la neurociencia, dicen los expertos a The Scientist . Mientras que para Herre, el olfato de los mosquitos podría ser un modelo para entender cómo múltiples receptores funcionan juntos en una neurona, Duvall se pregunta cómo estas neuronas olfativas inesperadamente polivalentes afectan el comportamiento de los mosquitos.
Es muy probable que estas reglas neuronales reescritas no se apliquen simplemente. al olfato de los mosquitos y las moscas de la fruta, añade Potter. Pienso . . . descubriremos que [las neuronas multirreceptoras se están] utilizando en otros sistemas olfativos. . . tal vez, para hacer que la neurona sea más sensible a olores complejos o. . . para responder a un olor muy importante en el ambiente.
En cuanto a los mosquitos, Potter especula que tener múltiples tipos de receptores en cada neurona puede permitir que Ae. aegypti para mantener su atracción mortal por los humanos. Los mosquitos tal vez están usando. . . su capacidad para expresar más de un tipo de receptor olfativo al mismo tiempo para asegurarse de que siempre puedan encontrar un huésped, dice. Los resultados pueden ayudar a explicar por qué incluso eliminar grandes porciones de estos sistemas sensoriales no interrumpió efectivamente la capacidad de los mosquitos para detectar huéspedes, concuerda Duvall.
Este estudio nos dice que los mosquitos tienen . . . un sistema muy robusto y redundante, probablemente para detectar humanos, agrega. Por lo tanto, es posible que debamos pensar en tener en cuenta esa redundancia cuando pensamos en formas de tratar de bloquear a los mosquitos para que no nos detecten, ya que tienen un plan A, un plan B y un plan C.
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