20 abril, 2014

Mind Altering Organisms: Hormigas Zombis

Desde que comencé la carrera de biología ha habido cosas que me han fascinado mas que otras. Comprenderán los lectores y casi me entenderán si les digo que la edafología es una de las ciencias mas aburridas del mundo (Con el permiso de los posibles edafólogos aquí presentes). Una de las cosas que más poderosamente me han llamado la atención es la capacidad de los parásitos, microorganismos, hongos y demás para cerrar sus ciclos de vida obteniendo a veces mucho jugo de otros animales y plantas a los que parasitan o en los que viven.

No hay mas que ver el ciclo de vida de muchos nematodos (¡¡¡A veces muuuuuy complejos!!!) para darse cuenta, con varios hospedadores intermedios y vectores así como un puñado de fases de vida a cada cual más siniestra.

Sin embargo siempre me ha dado la sensación de que todos estos parásito han aprovechado el ciclo de vida y los hábitos de los animales y plantas en los que viven. Aquellos parásitos que han convivido con ellos y se han ido seleccionando a lo largo de la evolución son los que están mas que adaptados a las condiciones en las que viven. Pero no alteran sustancialmente el comportamiento normal de las plantas y animales.

Existe no obstante una serie de seres vivos que han dado un paso mas. Ejercen control mental sobre los organismos a los que parasitan. Siempre se me ha dicho que el buen parásito no mata a sus víctimas para que le puedan servir durante mucho tiempo. Pero parece que estos organismos han "olvidado" toda capacidad de bondad parasitológica y llegan a provocar la muerte o incluso el suicidio del organismo en el que viven.

Me gustaría desarrollar una serie de post sobre estos "Mind Altering Organisms".

Comencemos hoy con los las hormigas zombi.

No me refiero a estos zombis




¡Mira!, otro que ha ligado en el botellón zombi de Granada en la fiesta de la primavera
Algunos parásitos pueden modificar y controlar la mente y el comportamiento de sus hospedadores hasta que estos se convierten en meros vehículos de los genes del parásito. Para llevar a cabo estos cambios de comportamiento o control, los parásito pueden hacerlo de muy diversas maneras, pero la mayoría de las veces implica la expresión diferencial de algunos genes (que podrían ser considerados genes de virulencia o de control) y/o la producción de metabolitos secundarios que alteran el comportamiento del hospedador (Pequeñas moléculas químicas que interacciones con el cerebro tal como lo hacen nuestros propios neurotransmisores).

El Dr. David P. Hughes, de la universidad de Exeter en Reino Unido, lleva 5 años investigando y desarrollando un modelo de manipulación del comportamiento que sin duda es uno de los casos mas fascinantes de la naturaleza.

Se trata de hongos como "Ophiocordyceps unilateralis" que alteran el comportamiento de las hormigas en las que viven (porque literalmente, viven dentro y se alimentan de ellas). Lo novedoso de sus estudios es que Hughes ha conseguido cultivar tanto el hongo como tener poblaciones estables sanas de hormigas a las que infectar. (1)

Las hormigas son la parte dominante de la fauna de todos los ecosistemas terrestres llegando a representar más del 70% de los insectos en bosques tropicales (no por número de especies sino por número de individuos). Por tanto es lógico pensar que representan el principal recurso a parasitar en casi cualquier ecosistema. Por otro lado en los bosques tropicales la mayor parte de los parásitos son hongos, de modo que tenemos el cóctel perfecto. 

Las hormigas obreras llevan a cabo una concienzuda labor de higiene y orden en la colonia, lo que hace que para los hongos sea muy difícil penetrar una colonia e infectar a muchos individuos. Así que algunos hongos de la familia de Ophiocordyceps han desarrollado toda una estrategia que les hace saltarse este pequeño inconveniente. 

Mis conocimientos micológicos no me permiten asegurar que todas las imágenes correspondan a la misma familia de hongo, pero todos son hongos parásitos. 




La hormigas se infectan por esporas del hongo cuando viajan por el bosque buscando nuevas fuentes de alimento. La espora germina en la superficie de la hormiga y se desarrolla hacia el interior del cuerpo de la esta llegando a alcanzar su sistema nervioso y sus músculos. Así consigue alterar el comportamiento de la hormiga y controlar todo el cuerpo. 

La infección tarda en desarrollarse entre 3 y 9 días desde que la hormiga se infecta hasta que se convierte en un fiel siervo de los genes parásitos (aunque el ciclo completo del hongo es de aproximadamente 3 semanas). Al principio las hormigas llevan a cabo un comportamiento normal, se alimentan y viven en sus nidos. Días mas tarde las hormigas (en este caso el estudio se ha hecho sobre hormigas Camponotus leonardi en Tailandia) cambian su comportamiento, se desvían de los caminos marcados sobre los árboles y comienzan a deambular por el bosque sin dirección. Sufren convulsiones y espasmos musculares que hacen que estas hormigas caigan de la bóveda del bosque al suelo. 

Una vez caen, quedan sobre el frondoso bosque, a unos 25-50 centímetros del suelo, donde las condiciones de humedad y temperaturas son las ideales para el desarrollo del hongo. Al poco tiempo, el hongo parece ordenar a la hormiga que se aferre a una hoja y es entonces cuando las células del hongo, que ya han alcanzado músculo y cerebro, separan las fibras musculares de la mandíbula e impiden que la hormiga pueda volver a abrirla, queda así asida a una hoja de la que no se caerá aunque muera. El hospedador ya ha cumplido su misión y puede morir, agarrado a una hoja como está (y curiosamente, la mayoría de las veces boca abajo), ahora veréis porqué. 




Unos días mas tarde, el cuerpo fructífero del hongo sale sobre la cabeza de la hormiga muerta y comienza a liberar esporas que en muchas ocasiones caerán sobre otras hormigas errantes que van en búsqueda de comida. De ahí que quedase boca abajo.


En los últimos años el investigador ha publicado varios artículos relacionados intentando desvelar como el hongo lleva a cabo el control mental sobre la hormiga (Algunos de los estudios están publicados en Open Acces y se pueden descargar desde la página del investigador). Por el momento han identificado varios compuestos liberados por el hongo en presencia de cerebros de insectos y la implicaciones de genes que se expresan diferencialmente cuando están dentro de la hormiga. 

Este tipo de estudios podría ser de mucha utilidad para el desarrollo de insecticidas biológicos a la hora de controlar plagas de hormigas, termitas, etc


1 - David P. Hughes, Sandra B. Andersen et al. 2009 "The life of a dead ant: The expreson of an adaptative extended phenotype" The American Naturalist. Vol 174. nº3 pp. 424-433



Este post participa en la Edición XXXIV (Edición del Sé) del Carnaval de Química, cuyo anfitrión es Jesús Garoz Ruiz en su blog moles de química.
Este post participa en la Edición XXX del Carnaval de Biología, cuyo anfitrión es Activa tu neurona en su blog.



12 comentarios:

  1. Genial post, compañero. Enhorabuena. Muy currado y ameno.

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    1. Muchas gracias Luis, me alegro de que te guste. Los siguientes son muy de tu gusto. Curiosos y cortitos jajaj

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  2. ¡Brutal! Me encanta este post. Hace un tiempo vi un documental en el que hablaban de este tipo de hongos y me quedé fascinado, prometiéndome buscar más información sobre el "bicho" en cuestión pero tú has escrito esto y has colmado parte de mi curiosidad. Me queda por saber cómo consigue el hongo controlar la voluntad de la hormiga, me apunto la dirección de las investigaciones que mencionas.

    Te dejo un fragmento del vídeo que vi y que me dejó "tó loco": https://www.youtube.com/watch?v=aLnZvvrLXxA

    ¡Muchas gracias!

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    1. Muchas gracias a ti Luis. Me alegro mucho de que te guste la entrada.

      En el vídeo menciona otra cosa que se me ha pasado y es que hay muchas especies de hongo que hace esto mismo y sobre otras tantas especies de insecto. Lo importante es la especificidad de cada uno.

      En cuanto a las señales, no me cuesta mucho pensar en que el hongo produzca ciertas proteínas o metabolitos secundarios que mimeticen las señales de neurotransmisores. Ciertamente muy interesante. En una conferencia que vi en Liverpool habían identificado varias sustancias de tipo neurotransmisor que podían ser las responsables... pero ninguna de ellas en solitario sino mas bien unas cuantas juntas y en ciertas concentraciones.

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  3. Interesantísimo Óscar!! Tanto que parece que nos hemos puesto de acuerdo jejeje. Esta semana entenderás por qué.
    Este es uno de los ejemplos que a mí también me ha fascinado siempre y en vista de que vas a sacar una serie, espero ansiosa el resto de ejemplos que estoy segura, serán tanto o más fascinantes que este.
    Parece mentira lo sabia (y puñetera) que puede ser la naturaleza.
    Muy bien explicado compi.

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    1. a si? y eso? que has escrito ya? cual es.... bueno tu me avisas jajaja.

      El miércoles saldrá otro ejemplo. Va a ser una serie de artículos cortitos pero muy interesantes y acabaré con el mas chulo de todos. All in my mind. jajaja

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  4. Me has matado con la edafología (que a mí me encantó especialmente junto con con la química del suelo), vamos, que tiene que haber de todo en este mundo jajaja. Buena serie y muy buenas entradas

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    1. Gracias apañá. Está claro que no nos gusta lo mismo y por eso tu eres química y yo bioquímico jajaa, pero coincidimos en un millón mas de cosas tranquila. Muchas gracias por el comentario. Un abrazo

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  5. Me has dejado alucinada, estupendo post :)

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    1. Muchísimas Gracias Pau, tengo unas cuantas mas en la manga... pero poco tiempo para redactarlas jeje. Un abrazo

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  6. Buenas noches Óscar!

    Si te digo la verdad he leído y releído esta trilogía con la que has participado en la #EdiciónSé del Carnaval de Química unas cuantas veces. He aprendido un montón y he disfrutado viendo tan curiosas imágenes. Ahora me encuentro finalizando el resumen, en breve estará disponible.
    Muchas gracias por haber participado con posts muy, muy curiosos.

    Jesús

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    1. Hey Jesús, Un millón de gracias por tu comentario y tus palabras. Creo que ha sido una gran edición de carnaval, de verdad, genial. Como le he dicho a Paula, tengo algunas mas de esta serie en la manga y espero sacarlas pronto. A ver si me da el tiempo. Un abrazo muy grande.

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