Cómo estos gusanos parásitos convierten los camarones marrones en “zombis” de color naranja brillante – Ars Technica

Si recorre las marismas del estuario de Plum Island en Massachusetts, es probable que vea camarones de color naranja brillante acechando entre la vegetación y los detritos. Ese tono inusual es una señal de que un camarón ha sido infectado con un gusano parásito, lo que también parece afectar el comportamiento del camarón. Los camarones infectados generalmente se vuelven lentos y pasan más tiempo expuestos en el pantano abierto, presa fácil para las aves hambrientas. Ahora, los biólogos de la Universidad de Brown han secuenciado el ADN de estos camarones para perfeccionar los mecanismos moleculares detrás de los cambios, según un estudio. artículo reciente publicado en la revista Molecular Ecology.

“Este puede ser un ejemplo de un parásito que manipula un huésped intermediario para asegurar su propia transmisión entre huéspedes”. dijo el coautor David Rand de la Universidad de Brown, haciendo una analogía con cómo la malaria se transmite a los humanos a través de las picaduras de mosquitos. “La rabia podría ser otro ejemplo relevante: enloquece a los individuos infectados, que muerden a otros e infectan al siguiente huésped. Aprender los mecanismos moleculares de este tipo de interacciones huésped-parásito puede tener implicaciones importantes sobre cómo manejar los patógenos en general y en los humanos”.

Los parásitos que controlan y alteran el comportamiento de sus huéspedes son bien conocidos en la naturaleza. Lo más notable es que existe una familia de hongos parásitos zombificantes llamado cordyceps-más que 400 especies diferentes, cada uno de ellos dirigido a una especie de insecto particular, ya sean hormigas, libélulas, cucarachas, pulgones o escarabajos. De hecho, El último de nosotros El cocreador del juego, Neil Druckmann, ha dicho que la premisa se inspiró en parte en un episodio del documental sobre la naturaleza de la BBC. Planeta Tierra (narrado por Sir David Attenborough) que retrata el “zombificación” de una hormiga con vívidos detalles. Los científicos están interesados ​​en estudiar. cordyceps para aprender más sobre los orígenes y los intrincados mecanismos detrás de este tipo de enfermedades basadas en patógenos.

Es un proceso bastante horrible. Primero, el hongo se infiltra en el exoesqueleto y el cerebro del huésped a través de esporas esparcidas en el aire que caen al suelo. Cuando una hormiga que busca alimento encuentra una espora, la espora se adhiere al cuerpo de la hormiga y excava en su interior. Una vez dentro, de las esporas brotan largos zarcillos llamados micelios que eventualmente llegan al cerebro y liberan sustancias químicas que convierten al desafortunado huésped en esclavo zombi del hongo. Los químicos obligan al huésped a trasladarse al lugar más favorable para que el hongo prospere y crezca. Luego, el hongo se alimenta lentamente del huésped y hace brotar nuevas esporas por todo el cuerpo como última indignidad. Esos brotes estallan y liberan aún más esporas al aire, que infectan a huéspedes aún más desprevenidos.

Este último estudio involucra un gusano parásito (trematodo) en lugar de hongos, dirigidos a una especie particular de camarón marrón que habita en las marismas (anfípodo) en lugar de insectos. En colaboración con el Laboratorio de Biología Marina en Woods Hole, Massachusetts, Rand ha llevado a sus estudiantes a excursiones anuales al estuario de Plum Island desde 2013. Muchos de esos estudiantes inevitablemente quedarían impresionados por los curiosos tonos anaranjados de Orquesta grillus—el resultado de la infección por el gusano Levinseniella byrdi. Pero el mecanismo por el cual el gusano logró alterar el color y el comportamiento de su camarón huésped seguía siendo un misterio.

L. byrdi Es un trematodo aviar (o trematodo), lo que significa que en última instancia se dirige a las aves, pero hay tres fases distintas en su ciclo de vida. Las aves infectadas que habitan en las marismas expulsan los huevos del parásito en sus heces, que luego son consumidos por los caracoles. Esos caracoles, a su vez, arrojan las larvas del gusano que nadan libremente, las cuales luego pueden penetrar el exoesqueleto de O grillo. Entonces el camarón es técnicamente L. byrdiEl segundo huésped intermediario. Después de 25 a 30 días, las larvas se convierten en grandes quistes dentro de la cavidad corporal del camarón. Entonces es cuando el color cambia de marrón a naranja neón y los camarones pasan más tiempo en áreas expuestas de la marisma. Eso hace que los camarones sean más vulnerables a los pájaros hambrientos. Las aves consumen los camarones, se infectan y el ciclo comienza de nuevo.

primero, rand et al. generó dos secuencias del genoma completo para O grillo, utilizando ADN extraído de una sola pierna masculina y una sola pierna femenina, ya que es poco probable que el tejido de la pierna esté infectado con ADN de trematodo. Luego secuenciaron el ADN de 24 camarones infectados (identificados por el revelador color naranja y al menos un quiste en la cavidad del cuerpo) y 24 camarones no infectados, todos recolectados de las orillas de un arroyo en el estuario de Plum Island.

Los resultados: ser infectado por trematodos activa las transcripciones genéticas en el camarón asociadas con la pigmentación y qué tan bien el camarón detecta estímulos externos. Al mismo tiempo, se suprimen varias transcripciones de genes asociados con la respuesta inmune, lo que posiblemente podría explicar por qué el 99 por ciento de los camarones que se encuentran en las marismas expuestas durante la marea baja están infectados. rand et al. sugieren que estas expresiones genéticas alteradas proporcionan al trematodo parásito una ventaja evolutiva, dándole una mayor posibilidad de aumentar su número. “Los anfípodos infectados se convierten en blancos fáciles para los depredadores”. rand dijo—en este caso, pájaros. “Eso permite que los parásitos se propaguen a un organismo huésped más nuevo, más grande y más robusto, y continúen reproduciéndose y propagando su especie”.

“Estos son resultados intuitivos dados los claros cambios en la pigmentación de los anfípodos como consecuencia de la infección y su mayor tendencia a encontrarse en áreas expuestas del hábitat de las marismas”, escribieron los autores. “Si bien reconocemos que predecir el comportamiento de los organismos a partir de perfiles transcripcionales abarca múltiples relaciones causa-efecto importantes, las asociaciones fenotipo-genotipo identificadas aquí resaltan posibles objetivos genéticos que impulsan la manipulación del huésped en la naturaleza”.

Ecología Molecular, 2023. DOI: 10.1111/mec.17093 (Acerca de los DOI).