Las hormigas comparten patógenos para la inmunidad
Los trabajadores sanos de la hormiga invasora de jardín (Lasius negligenciaus) eliminan el patógeno fúngico infeccioso (Metarhizium anisopliae) de un individuo expuesto (color marcado con un punto rojo). MATTHIAS KONRAD, IST AUSTRIA
Las hormigas se esfuerzan activamente por desarrollar la inmunidad social, el fenómeno por el cual el contacto con individuos infectados puede conferir resistencia a la comunidad, según un estudio publicado hoy (3 de abril) en PLoS Biología. Las hormigas prepararán más a sus compañeros de nido infectados con hongos, lo que promueve infecciones fúngicas menores que estimulan una respuesta inmune específica del hongo, similar a las «fiestas de varicela». popular antes del desarrollo de la vacuna contra la varicela.
“Este estudio es una gran adición a nuestra comprensión general” de cómo los insectos se defienden contra los patógenos, dijo en un correo electrónico Philip Starks, un ecologista conductual de la Universidad de Tufts que no participó en el estudio. «Es probable que la identificación activa y el cuidado de las personas infectadas tengan importantes ventajas en cuanto a la aptitud física», explicó, “y lo que es más importante,…
El trabajo surge de una observación previa realizada por el grupo de Sylvia Cremers en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria en Klosterneuburg, Austria, que la introducción de una hormiga infectada en un colonia protegió a la colonia contra el desafío posterior con el patógeno. No estaba claro cómo se protegía exactamente a los compañeros de nido, dijo Cremer, pero los posibles mecanismos se dividían en dos categorías: inmunidad pasiva y activa. En la inmunidad pasiva, los péptidos antimicrobianos regulados positivamente después de la infección podrían transmitirse entre los animales a través del contacto físico, confiriendo resistencia contra el patógeno a los compañeros de nido sin estimular una infección o una respuesta inmunitaria. En la inmunidad activa, los compañeros de nido adquirirían sus propias infecciones al ponerse en contacto con la hormiga infectada, lo que provocaría sus propias respuestas inmunitarias para prepararlos para la exposición posterior.
Cremer y sus colegas comenzaron investigando cómo actuaban los compañeros de nido que se encontraban con una hormiga infectada. . Infectaron a las hormigas Lasius negligenciaus con Metarhizium anisopliae, un hongo que se adhiere a las cutículas externas de los insectos y causa la infección solo después de haber entrado en el cuerpo, lo que lleva un día. o más. Luego, los investigadores colocaron hormigas infectadas o no infectadas en una caja con cinco compañeros de nido y observaron lo que sucedió. En ambos grupos de hormigas, cualquier cosa en la cutícula de las hormigas provocó que sus compañeros de nido se acicalaran. Pero las hormigas sin las esporas se acicalaron a un ritmo constante durante 5 días, mientras que Cremer observó un pico en el acicalamiento de las hormigas infectadas con hongos en el primer o segundo día de la infección, lo que sugiere que el patógeno estaba provocando un cambio de comportamiento en los compañeros de nido.
Se sugirió que la inmunidad activa podría ser el mecanismo, dijo Cremer. La respuesta inmunitaria de las hormigas tarda unas 48 horas en activarse, explicó, por lo que el aumento en el aseo ocurrió antes de que los sistemas inmunitarios de las hormigas infectadas pudieran comenzar a aumentar. Además, después de aproximadamente 2 días, las esporas germinarán y se volverán mucho más pegajosas, lo que dificultará su eliminación, por lo que las hormigas estaban trabajando en la ventana inicial donde era más fácil transferir el patógeno. De hecho, usando esporas fluorescentes, Cremer pudo ver que las esporas se habían transferido a los compañeros de nido.
Pero a pesar de que habían estado expuestos, solo el 2 por ciento de los compañeros de nido murieron por infecciones fúngicas, aunque la mitad de los infectados inicialmente hormigas, que habían sido sumergidas en solvente con M. anisopliae esporas, murió dentro de los 5 días. Cuando las hormigas fueron expuestas a una dosis de hongo que se esperaba que causara una tasa de mortalidad del 2 por ciento, el grupo de Cremers observó un aumento en la actividad antifúngica, lo que sugiere que este bajo nivel de infección fue suficiente para estimular una respuesta inmune protectora.
Usando PCR cuantitativa para observar varios mediadores inmunes en hormigas, Cremer y sus colegas identificaron al menos dos moléculas defensina, análogas al péptido antifúngico termicina en termitas, y profenoloxidasa, un mediador inmunitario general en hormigas que se regulaba al alza, lo que sugiere que las hormigas estaban lanzando una respuesta inmunitaria algo específica del hongo.
Las hormigas producen una variedad de sustancias antimicrobianas, que pueden adherirse a su cutícula o pasar a través de las gotas de comida. Pero cuando Cremer infectó hormigas con hongos y observó la capacidad de sus secreciones para inhibir el crecimiento de hongos, no vio un aumento en la actividad antifúngica sobre las hormigas no infectadas. Además, cuando Cremer expuso a los compañeros de nido de nave a hormigas infectadas 3 días después de la infección, cuando la respuesta inmune de las hormigas infectadas estaba en su punto máximo, no observó un aumento en la actividad inmune antifúngica en los compañeros de nido, lo que sugiere que la transferencia pasiva de inmunidad era poco probable. Y un modelo matemático basado en modelos epidemiológicos de infecciones humanas mostró además que menos individuos morían y las infecciones disminuían más rápidamente en colonias que practicaban inmunidad activa.
Es un estudio exhaustivo, dice Rebeca Rosengaus, quien estudia sociobiología de insectos en Northeastern University en Boston y no participó en la investigación. Aunque la inmunidad social es un fenómeno bien conocido en insectos sociales, esta es la primera investigación en hormigas que utiliza el hongo M. anisopliae, un modelo de infección para insectos, dijo Rosengaus.
Pero la inmunidad pasiva no debe pasarse por alto tan fácilmente, advirtió Rosengaus. Otros posibles mecanismos, como la transferencia de mediadores inmunes de las reinas a los huevos, merecen una investigación más profunda sobre el papel de la inmunidad social en las hormigas, y no todas las infecciones afectarán a la población de la misma manera. Las infecciones bacterianas son internas, por ejemplo, y Rosengaus ha descubierto que las poblaciones de termitas con tales infecciones confieren inmunidad pasiva a través del intercambio de gotas de comida.
¿Cómo, exactamente, las hormigas pueden saber que hay un patógeno peligroso en sus compañeros de nido? también una futura vía de investigación, dice Cremer, quien también espera ver cómo cambia el comportamiento de las hormigas en entornos más naturales.
M. Konrad et al., Social Transfer of Pathogenic Fungus Promotes Active Immunization of Ant Colonies, PLoS Biology, 10(4): e1001300, 2012.
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