La ausencia de un solo gen, trpVa, produjo este profundo efecto en su comportamiento de apareamiento
El romance es un asunto complejo en los humanos. Hay personalidad, apariencia, seducción, todo tipo de señales físicas y sociales. Los mosquitos son mucho más directos. El apareamiento ocurre en el aire durante unos segundos. Y todo lo que se necesita para cortejar a un macho es el sonido de las alas de una hembra.
Imagina la sorpresa de los investigadores cuando un solo cambio mató por completo la libido de los mosquitos (Aedes aegypti).
Ahora, un estudio de la Universidad de California en Santa Bárbara revela todo lo que hay que saber. Los investigadores del laboratorio del profesor Craig Montell crearon mosquitos sordos y descubrieron que los machos no tenían ningún interés en aparearse. "Si los dejases junto a las hembras durante días, no se aparearían", explicó Montell.
El drástico cambio fue fácil de producir. "La ausencia de un solo gen, trpVa, produjo este profundo efecto en el comportamiento de apareamiento de los mosquitos", explicó el coautor principal Dhananjay Thakur, investigador postdoctoral en el Departamento de Biología Molecular, Celular y del Desarrollo.
Los resultados podrían tener importantes implicaciones para la forma en que gestionamos la transmisión de enfermedades mediante un mejor control de las poblaciones de mosquitos vectores, como el Aedes aegypti, que infectan a cientos de millones de personas cada año con virus que causan enfermedades.
Mosquitos juguetones
"En las noches de verano, a menudo vemos enjambres de mosquitos reunidos junto al agua o bajo las farolas de la calle. Estas reuniones son, en esencia, eventos de apareamiento masivo", dijo el coautor principal Yijin Wang, ex investigador posdoctoral de la UCSB. Aunque los mosquitos poseen una extraordinaria capacidad para reproducirse, los científicos aún tienen una limitada comprensión de los mecanismos moleculares y neurológicos que intervienen.
El cortejo del Aedes aegypti suele desarrollarse de la siguiente manera: las hembras baten sus alas a unos 500 Hz. Cuando los machos lo oyen, emprenden el vuelo zumbando a unos 800 Hz. Los machos también modulan rápidamente esta frecuencia cuando las hembras están cerca. Luego se produce un rápido encuentro en el aire y los amantes toman caminos separados. Los machos siempre están buscando nuevas potenciales parejas, pero una hembra que se ha apareado con éxito generalmente no vuelve a hacerlo.
Imagen: Para los mosquitos machos, el amor es a primer oído, no a primera vista. Crédito: Dhananjay Thakur
Montell y los coautores principales Yijin Wang, Thakur y Emma Duge sospecharon que la audición desempeñaba un papel en este comportamiento, por lo que investigaron las neuronas auditivas del insecto, que se encuentran en la base de las antenas, en una estructura llamada órgano de Johnston.
Las antenas son magníficos aparatos multisensoriales, repletos de sensilas infrarrojas olfativas, mecanosensoriales e incluso térmicas, como descubrió recientemente el laboratorio de Montell. En el estudio actual, el equipo se centró en un canal sensorial particular llamado TRPVa (y el gen correspondiente, trpVa), que es el análogo en los mosquitos de un canal necesario para la audición en las moscas de la fruta.
El equipo utilizó CRISPR-Cas9 para inactivar el gen que codifica para TRPVa en los mosquitos Aedes aegypti. Los animales resultantes no mostraron ninguna reacción al sonido. De hecho, descubrieron que el sonido no provocaba actividad eléctrica en las neuronas del órgano de Johnston. Los insectos eran verdaderamente sordos.
Y cuando los autores colocaron a los machos sordos en cámaras con las hembras… no pasó nada. "Si no pueden oír el aleteo de las hembras, no les interesa", dijo Montell. Sus congéneres oyentes, por el contrario, no perdieron tiempo y se pusieron manos a la obra: se aparearon varias veces en el transcurso de unos pocos minutos.
Una banda sonora romántica
La audición no sólo es necesaria para que los machos se apareen, sino que parece ser suficiente para despertar sus deseos. Cuando los autores reprodujeron el sonido de los aleteos de las hembras a machos normales, estos respondieron con compresiones abdominales. Estaban preparados y listos para la acción. Los machos sordos apenas se movieron.
Sin embargo, las hembras eran una historia diferente. Las hembras sordas aún conservaban algo de lujuria. "El impacto en las hembras es mínimo, pero el impacto en los machos es absoluto", dijo Montell. El equipo planea estudiar estas diferencias en futuros trabajos.
"Creo que la razón por la que nuestro principal hallazgo es tan impactante es porque, en la mayoría de los organismos, el comportamiento de apareamiento depende de una combinación de varias señales sensoriales", dijo Duge, uno de los estudiantes de doctorado de Montell. "Es fascinante el hecho de que al eliminar un solo sentido se pueda abolir por completo el apareamiento".
Y los autores creen que sus resultados (el papel del sonido en el apareamiento y la función que desempeña TRPVa en la audición) son generalizables a otras especies de mosquitos.
Imagen derecha: trpVa se expresa en el órgano de Johnston con proyecciones axonales sexualmente dimórficas.
Mirando hacia el interior
La fisiología de un mosquito revela lo importante que es la audición para estos insectos. Los mosquitos machos tienen la mayor cantidad de neuronas auditivas de cualquier insecto conocido, explicó Montell. Las hembras tienen la mitad. Aún así, es mucho, pero la audición es mucho más crucial para los machos.
Para identificar qué neuronas expresan el gen trpVa, los autores añadieron al genoma del mosquito un gen que codifica para la proteína fluorescente verde. Lo hicieron de forma que la proteína fluorescente se expresara indirectamente bajo el control del promotor trpVa.
Un promotor es una secuencia de ADN generalmente ubicada al comienzo de un gen, donde se unen las enzimas para iniciar la transcripción, en este caso desencadenando la producción de esas proteínas fluorescentes verdes. Ahora, los mosquitos mutantes producirían proteína fluorescente verde en todos los lugares donde normalmente se produciría TRPVa. Por lo tanto, los mismos mosquitos proporcionaron sujetos de prueba para el experimento y un mapa verde brillante de la expresión de TRPVa para el análisis.
Como era de esperar, el equipo descubrió que el trpVa se expresa en el órgano de Johnston y pudo seguir claramente las rutas de las neuronas auditivas desde allí hasta el cerebro, así como ver diferencias en estas rutas entre mosquitos machos y hembras.
Secuestro del cortejo del mosquito
Los patógenos propagados por el mosquito Aedes aegypti infectan a unos 400 millones de personas al año, de las cuales unos 100 millones desarrollan enfermedades como el dengue, el zika y la fiebre amarilla. Esto significa que comprender su comportamiento y ciclo de vida puede proporcionarnos herramientas y conocimientos para la prevención de enfermedades.
Un método potencial para controlar los insectos vectores es la técnica del insecto estéril (TIE, o SIT por sus siglas en inglés), que consiste en liberar una gran cantidad de machos estériles para que se apareen con las hembras. En el caso de ciertos insectos, como los mosquitos, el apareamiento exitoso impide que las hembras busquen otras parejas. Y, si la hembra se aparea con un macho estéril, no produce descendencia. En teoría, esto puede suprimir la población.
La técnica funciona de maravillas para ciertas plagas agrícolas como la mosca mediterránea de California. "El hecho de que no hayas oído hablar de esta plaga es un testimonio del éxito de la técnica SIT, porque hace 30 años estaba en todas las noticias", dijo Montell.
Pero el éxito de la SIT en Aedes aegypti está limitado por la competitividad de los machos estériles: ellos tienen que llegar primero a las hembras para que la estrategia funcione. Actualmente, la técnica no provoca una supresión suficiente en las poblaciones de mosquitos como para que éstas caigan por debajo del umbral crítico y hagan que la población se desplome.
Dado el papel central de la audición en el cortejo de los mosquitos, trpVa podría proporcionar un objetivo para aumentar la eficacia de la SIT. El laboratorio de Montell está trabajando en varias formas de crear machos estériles que puedan competir con sus contrapartes naturales. Con suerte, el truco será tan sencillo como estos amantes sin complicaciones.
Los hallazgos se han publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences: Deafness due to loss of a TRPV channel eliminates mating behavior in Aedes aegypti males
