Los simbiontes bacterianos les dicen a las garrapatas cuándo comer
ARRIBA: Una hembra adulta de garrapata asiática de cuernos largos (Haemaphysalis longicornis) JAMES GATHANY, CDC
Muchas especies de garrapatas necesitan alimentarse de sangre crecer, desarrollarse y reproducirse. Durante esas comidas de sangre, pueden transmitir enfermedades a sus anfitriones. Los investigadores saben desde hace varios años que el tratamiento de las garrapatas con antibióticos para eliminar las bacterias que viven en su interior afecta la ingesta de sangre, pero no estaba claro por qué. Ahora, un estudio publicado el 14 de septiembre en Cell Host & Microbe muestra que uno de esos simbiontes bacterianos, Coxiella, influye en la alimentación de sangre de la garrapata asiática de cuernos largos (Haemaphysalis longicornis) al contribuyendo al metabolismo del triptófano de las garrapatas, regulando así la producción de serotonina.
Que los microbios. . . influir en el cerebro y el comportamiento es realmente fascinante, dice Carlos Ribeiro, neurocientífico del Centro Champalimaud para lo Desconocido en Portugal que no participó en el estudio. Nos estamos alejando de la fase en la que solo documentamos estos efectos [para] comenzar a comprender los mecanismos y cómo afectan, de manera significativa, a los fenotipos, agrega. También le da crédito a los autores por usar un organismo no modelo para su estudio: diseccionar los mecanismos en tal sistema no es trivial.
El biólogo Jingwen Wang y su equipo en la Universidad de Fudan en China inicialmente se propusieron comprender los efectos de simbiontes sobre la capacidad de las garrapatas para transmitir patógenos. Los investigadores cambiaron su enfoque cuando trataron las garrapatas con antibióticos para reducir la población de su simbionte principal, Coxiella, y descubrieron que la mayoría de las garrapatas dejaban de comer. Dado que la alimentación con sangre convierte a las garrapatas en el vector transmisor de enfermedades competente, cambiamos nuestro interés por comprender la influencia del simbionte en la regulación del apetito de las garrapatas, escribe Wang en un correo electrónico a The Scientist.
El equipo comparó la expresión génica en garrapatas no tratadas y aquellas tratadas con tetraciclina, que agota Coxiella, y descubrió que la pérdida del simbionte cambia la actividad de los genes implicados en el metabolismo de los aminoácidos. También determinaron que el genoma de Coxiella codifica las proteínas necesarias para una vía que no se encuentra en los animales y da como resultado la producción de la molécula corismato, que luego puede usarse para generar aminoácidos aromáticos, como como triptófano.
Los investigadores plantearon la hipótesis de que las interrupciones en la síntesis de triptófano también podrían afectar la hormona serotonina (también conocida como 5-HT), que está hecha de triptófano, y de hecho encontraron que las garrapatas tratadas con tetraciclina tenían niveles más bajos de serotonina También demostraron que la interrupción de la producción de serotonina y la señalización en garrapatas con poblaciones simbiontes normales causaron una caída en la ingesta de sangre. Por el contrario, las garrapatas tratadas con tetraciclina suplementadas con corismato, triptófano o serotonina volvieron a alimentarse normalmente.
Esos microbios . . . influir en el cerebro y el comportamiento es realmente fascinante.
Carlos Ribeiro, Centro Champalimaud para lo Desconocido
La Coxiella reside principalmente en los órganos excretores y los ovarios de las garrapatas, pero el equipo descubrió que el tratamiento con antibióticos no influyó en los niveles de serotonina en esos tejidos. En cambio, el fármaco redujo los niveles de serotonina en el intestino medio y el singanglio de la garrapata, un conjunto de nervios que se encuentran cerca del esófago. Los investigadores determinaron que el simbionte regula la biosíntesis de serotonina de forma remota al secretar corismato en el sistema circulatorio de la garrapata.
A partir de trabajos anteriores, sabemos que los simbiontes son importantes durante la actividad metabólica alta, que incluye la alimentación y la producción de huevos, dice Yuval. Gottlieb-Dror, entomólogo de la Universidad Hebrea de Jerusalén que no participó en el nuevo estudio. Del artículo entendemos parte del mecanismo: el simbionte está produciendo un metabolito que afecta la biosíntesis de la 5-HT del huésped, agrega, pero no sabemos el proceso exacto.
La serotonina en realidad se produce. por la garrapata, no solo a través de los simbiontes, porque cuando se elimina el simbionte, aún se ve 5-HT, solo en niveles más bajos, agrega Gottlieb-Dror, por lo que la pregunta es, ¿cuál es el mecanismo real que hace que el simbionte sea necesario? Además, algunas especies de garrapatas no tienen un simbionte específico, agrega, entonces, ¿cómo se las arreglan para superar la producción de serotonina precursora de este simbionte y, por lo tanto, alimentarse de sangre?
Otra pregunta abierta, según el biólogo evolutivo Rahul Raghavan. de la Universidad de Texas en San Antonio, que no participó en el trabajo, es, si la bacteria está afectando la cantidad de sangre que ingiere la garrapata, ¿cómo afecta eso a la aptitud de las garrapatas y su capacidad para reproducirse [y], desde el punto de vista de la patogenicidad, ¿cómo afecta eso a la transmisión bacteriana?
Trabajos anteriores han demostrado que si una bacteria simbiótica proporciona algún tipo de función que es crítica para el insecto huésped, la bacteria se mantiene en un tipo de célula o tejido dedicado. El anfitrión se asegura de que la bacteria no se pierda porque si se pierde, entonces el anfitrión no puede sobrevivir, dice Raghavan, pero las garrapatas parecen carecer de estructuras similares. Y en comparación con los insectos que normalmente forman relaciones a largo plazo con endosimbiontes beneficiosos, la mayoría de las relaciones entre garrapatas y endosimbiontes parecen ser de corta duración en términos de tiempo evolutivo, agrega. La pregunta es, si es tan importante para su alimentación con sangre, entonces ¿por qué lo es? . . ¿Coxiella no está asociada permanentemente con las garrapatas?