Una mosca sigue su día, zumbando aquí, zumbando allá, pero luego comienza a comportarse de manera extraña. Sus movimientos se vuelven lentos y su abdomen se hincha. De su cuerpo brota una pelusa blanca.
Alrededor del atardecer, hay un repentino estallido de movimiento cuando la mosca sube (o “cumbre”) a un lugar elevado, como la parte superior de una pequeña planta o un palo, y extiende sus piezas bucales. Expulsa un líquido pegajoso que lo fija firmemente a su percha; luego levanta las alas y muere.
Abajo, otras moscas desprevenidas son alcanzadas por una lluvia de esporas blancas que salen disparadas del cadáver de la mosca muerta. Y el ciclo comienza de nuevo.
La sustancia blanca que envuelve a estas moscas es un hongo llamado Entomophthora muscaeque se traduce como “destructor de insectos.” Es un patógeno obligado, totalmente dependiente de su huésped, que infecta moscas y los convierte en “zombis” que ejecutan su voluntad.
Descubierto hace más de 160 años.las acciones del hongo son tan alucinantes como macabras. Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo: ¿Cómo logra el hongo controlar las moscas? cerebro? ¿Cómo “sabe” hacerlo a una hora específica del día? ¿Qué genes dentro de su genoma le ayudan a convertirse en un maestro manipulador?
Hoy en día, una avalancha de experimentos está empezando a desentrañar la ciencia detrás de este misterioso control mental.
Necrofilia fatal
Henrik H. De Fine Licht, biólogo evolutivo de la Universidad de Copenhague, es una de las pocas personas en el mundo que trabaja con moscas domésticas “zombis”. musca domestica. Aunque inicialmente se sintió atraído por el hongo E. muscae Como quería estudiar patógenos obligados, “por supuesto, también me fascinaban los aspectos de manipulación del comportamiento y cómo funciona”, dice.
Esos detalles son como material para una película de terror. Después de que el hongo infecta a la mosca, no va directamente a los órganos vitales, sino que primero comienza a consumir grasas y otros nutrientes, matando gradualmente de hambre a la mosca pero manteniéndola viva. Sólo cuando se queda sin órganos no vitales para morder comienza a controlar el comportamiento de la mosca, asegurando así su continuidad: al obligar a la mosca a buscar cierta altura y quedarse atrapada allí, garantiza una amplia distribución de sus esporas.
De Fine Licht estaba especialmente intrigado por los informes que describían cómo el hongo manipula moscas haciendo que los cadáveres de moscas hembras sean atractivos para los machos sanos. Los machos llegan volando e intentan aparearse con los cadáveres infectados, y rápidamente se infectan ellos mismos. Para profundizar en la naturaleza de esta atracción fatal, De Fine Licht y su equipo mezclaron cadáveres de moscas infectadas y no infectadas para extraer y analizar productos químicos y analizaron el aire que rodeaba a los cadáveres. Informaron en 2022 que el El hongo libera sustancias químicas volátiles. que atraen a los machos.
Sin embargo, no está del todo claro si los volátiles atraen a los machos con la promesa de sexo o de nutrición, dice De Fine Licht. Una hipótesis de trabajo es que podrían sentirse atraídos simplemente porque creen que es comida. “Pero cuando se acercan mucho, empiezan a oler algunos compuestos menos volátiles de los cadáveres, y eso provoca el comportamiento sexual”.
Annette Jensen, bióloga orgánica de la Universidad de Copenhague, también notó algo intrigante sobre cómo reaccionaban otros insectos al olor de las moscas muertas. Ella y uno de sus estudiantes descubrieron que la tijereta, un insecto que se alimenta de otros insectos, se siente atraída por los cadáveres de moscas esporulantes infectadas por E. muscae y prefiere alimentarse de ellos antes que de cadáveres no infectados o infectados con otro tipo de hongos. Los científicos llegaron a sus conclusiones tras realizar experimentos en los que se colocaban tijeretas entre dos tipos de cadáveres y podían seleccionar hacia cuál moverse.
“Podría haber algo con los volátiles de Entomophthora muscae eso también atrae a los depredadores”, dice Jensen, quien coescribió una descripción general sobre hongos que son patógenos para los insectos en el Revisión Anual de Entomología. “¡Probablemente sea súper nutritivo!”
Las moscas de la fruta se suman a la lista de víctimas
La mayor parte del trabajo sobre moscas zombis se ha centrado en las moscas domésticas, pero la bióloga molecular y zombióloga de Harvard, Carolyn Elya, puso su mirada en la investigación de las moscas de la fruta después de descubrir fortuitamente algunas zombificadas en su patio trasero cuando era estudiante de doctorado en UC Berkeley. Había colocado fruta podrida como cebo para capturar moscas silvestres de la fruta para experimentos y se sorprendió al ver algunas muertas con las alas levantadas en esa pose reveladora, con esporas blancas y peludas en el abdomen. Rápidamente secuenció parte del ADN de las esporas y confirmó su corazonada: estas moscas de la fruta fueron víctimas de E. muscae.
Elya pasó a infectar Drosophila melanogasterun modelo de laboratorio bien establecido que investigadores de todo el mundo han estudiado durante más de un siglo. con esto E. muscae-D. melanogaster sistemaella está dispuesta a aprovechar los poderosos Drosofila conjunto de herramientas genéticas y estudiar el cerebro de la mosca para comprender cómo el hongo lleva a cabo su manipulación.
En un informe de 2023, Elya y sus compañeros de trabajo demostraron que el hongo podría estar secretando algo en la “sangre” de la mosca (su hemolinfa). que ayuda a manipular las neuronas de las moscas. Cuando inyectó hemolinfa de moscas infectadas en moscas no infectadas, estas últimas empezaron a comportarse como si hubieran sido zombificadas.
Elya también descubrió que las neuronas circadianas de la mosca, las que le ayudan a realizar un seguimiento de los ritmos diarios, pueden estar involucradas en el comportamiento de búsqueda de altura, sensible al tiempo. Silenciar conjuntos específicos de estas neuronas en el cerebro inhibió la actividad de cumbre en las moscas infectadas.
Elya también quiere comprender este control mental desde la perspectiva del hongo y, con ese fin, ella, De Fine Licht y otros recientemente Secuenció el enorme E. muscae genoma. Centrándose en la cepa que infecta a las moscas de la fruta, los científicos informaron haber encontrado genes similares a uno llamado cuello blanco 1que contiene instrucciones para fabricar un sensor de luz azul en un molde llamado Neurospora crasa. En N. crasa, cuello blanco 1 juega un papel en los ritmos circadianos, por lo que los científicos plantean la hipótesis de que este gen podría estar involucrado en impulsar el momento preciso en que las moscas infectadas alcanzan la cima alrededor del atardecer, seguido de su muerte.
Los científicos también descubrieron muchos genes que podrían ayudar al hongo a aprovechar al máximo los tejidos y nutrientes de la mosca. Estos incluían genes especializados que codifican enzimas trehalasa, que digieren la trehalosa, el azúcar principal de la hemolinfa; proteínas como quitinasas que descomponen la quitina en el exoesqueleto de la mosca; y lipasas, que descomponen las grasas.
“Eso tiene sentido, ¿verdad? Porque estos hongos están muy especializados en la forma en que utilizan a sus huéspedes, no matándolos primero y luego comiéndolos, que es una estrategia que utilizan muchos patógenos generalistas, sino que crecen dentro de los insectos”. dice Elia. “Es importante poder apuntar específicamente hasta el último tejido de su huésped”.
La búsqueda de más pistas continúa, y los investigadores van más allá del genoma estático para estudiar las copias de ARN de genes que se producen cuando genes específicos están activos. En un artículo de investigación que aún no ha sido revisado por pares, Sam Edwards, investigador postdoctoral de la Universidad de Wageningen en los Países Bajos, De Fine Licht, y sus colegas informaron su análisis del ARN en cabezas de moscas domésticas en diferentes momentos después de un E. muscae infección. Al descubrir qué genes de moscas y hongos estaban activos dentro de la cabeza de la mosca, esperaban vislumbrar cómo el hongo manipula el comportamiento de la mosca.
El equipo detectó la actividad de un gen fúngico similar a uno llamado egt que está presente en ciertos virus zombies. Estos virus, como E. muscae, obligan a sus víctimas infectadas, en este caso, orugas, a trasladarse a lugares altosy en un movimiento más espantoso que el de sus homólogos fúngicos, hace que las orugas se derritan y liberen las partículas virales que se encuentran debajo. El egt gene juega un papel en este comportamiento de cumbre de oruga inducido por viruspor lo que los investigadores ahora quieren saber si el gen en E. muscae es clave para inducir la cumbre en moscas infectadas.
En un giro adicional, tanto la preimpresión de De Fine Licht como un estudio reciente de UC Berkeley del que Elya fue coautor encontrar eso E. muscae Es posible que no esté operando solo. el hongo parece estar infectado por un virus al mismo tiempo que parasita moscas domésticas y de la fruta. Sin embargo, aún está por verse si este virus ayuda al hongo a controlar la mosca.
Elya, De Fine Licht y otros todavía quieren saber cómo comienza la manipulación del hongo. Una hipótesis es que E. muscae libera directamente una sustancia química que activa las neuronas involucradas en el comportamiento de la mosca hacia la cima. Sin embargo, otra hipótesis es que la presencia devoradora del hongo y los consiguientes cambios fisiológicos en la mosca hacen que las propias neuronas de la mosca liberen sustancias químicas para iniciar el proceso.
De Fine Licht está interesado en que el sistema mosca-hongo zombi se enseñe en las escuelas para atraer a los jóvenes entusiastas de la ciencia. Él y Edwards publicaron recientemente instrucciones sobre Cómo observar el hongo zombificante en el laboratorio.. “Podría animar a los profesores de secundaria y a otras personas a probar esto si así lo desean”, afirma De Fine Licht.
Parte de esto implica recolectar cadáveres de moscas del campo y aislar el hongo de ellos.
“O se podría intentar infectar algunas moscas sanas en el laboratorio poniéndolas junto al cadáver”, dice De Fine Licht. “Eso podría ser lo más divertido, ¿verdad? Tratando de observar el comportamiento de los zombies en una pequeña caja”.
Este artículo apareció originalmente en Revista Conocibleun esfuerzo periodístico independiente de Annual Reviews. Regístrese para el hoja informativa.
