La cucaracha americana (Periplaneta americana) es una de las especies de insectos más grandes que vive en estrecha proximidad con los humanos. De rápido crecimiento y alta fecundidad, la P. americana  es una plaga con recursos: puede regenerar sus tejidos dañados, posee receptores del olor extremadamente desarrollados y un sistema inmunitario envidiable.

Periplaneta americana, una plaga con recursos

La plasticidad en su capacidad de adaptación es crucial para la supervivencia de una de las plagas urbanas más comúnes: las cucarachas.

Entre ellas, la llamada cucaracha americana (Periplaneta americana), que en realidad tiene su origen en África y fué introducida en Ámerica en el siglo XVI.

Científicos chinos la han tomado como modelo para estudiar la biología de estos insectos de metamorfosis incompleta, y el análisis genético que han realizado revela aspectos de su gran capacidad de adaptación al entorno. 

Sus recursos para sobrevivir podrian despertar admiración y hasta simpatia por este insecto, si no fuera por su capacidad también para transmitir organismos causantes de enfermedades, como bacterias, protozoos y virus y desencadenar reacciones alérgicas y asma en ciertos personas.

Amplio repertorio de genes de adaptación

En comparación con otros insectos, la genética de P. americana es rica en genes asociados con habilidades de adaptación al medioambiente, como la quimiorecepción y la desintoxicación.

Esto afirman los investigadores chinos, tras comparar su repertorio de genes con el de 12 especies de insectos, incluidos tres del orden de los blatodeos (al que pertenecen las cucarachas): la cucaracha alemana (Blattella germanica) y las termitas  Zootermopsis nevadensis y Macrotermes natalensis.

Curiosamente, se vio que P. americana comparte sólo el 75% de identidad de secuencias con B. germánica, mientras que comparte el 79% con Z. nevadensis y el 80% de M. natalensis. Este hallazgo sugiere que la cucaracha americana está más relacionada con las termitas, al menos con las dos analizadas, que con la cucaracha alemana.

La cucaracha americana es un carroñero omnívoro, que se ha adaptado al estilo de vida y las fuentes de alimento humanos. Esta adaptación está principalmente mediada por la comunicación química y las capacidades para tolerar factores químicos y biológicos, como toxinas o agentes patógenos. Por lo tanto, el estudio analizó las vías de señalización que participan en la quimiorrecepción, la desintoxicación y la inmunidad del insecto

Receptores quimiosensoriales bien dotados

En los insectos, los estímulos quimiosensoriales son reconocidos principalmente por tres familias de receptores quimiosensoriales específicos: receptores olfativos (ORs), receptores gustativos (GRs) y los receptores ionotrópicos de glutamato (IR).

En el genoma de P. americana se hallaron 154 receptores olfativos, mientras que otras especies de blatodeos presentan tan sólo la mitad. Este amplio repertorio de receptores olfativos podrian ayudar a la cucaracha a detectar más fácilmente el rastro de olor de los alimentos, especialmente los fermentados, por los que tiene predilección.

Con el gusto tampoco se queda atrás. Entre su material genético se hallaron 522 receptores del gusto, que los autores consideran la cifra más elevada de estos receptores reportada en insectos hasta la fecha.

Curiosamente, 329 de estos receptores forman un clado específico y se anotaron como posibles receptores de sabores amargos. La capacidad de identificar sabores amargos generalmente se considera un sistema de autoprotección para tolerar alimentos amargos y tóxicos.

La expansión masiva de receptores amargos en P. americana puede explicar cómo esta especie omnívora y oportunista es capaz de adaptarse a diversas dietas, en una gran variedad de ambientes.

Finalmente, la familia de genes relacionados con los receptores ionotrópicos de glutamato también han experimentado una expansión sustancial, con un total de 640. Los IRs median la comunicación neuronal en las sinapsis dentro del sistema nervioso y modulan la plasticidad sináptica, que determina la capacidad de percepción de estímulos del medio.

Teniendo en cuenta estos resultados, los autores sugieren que la estupenda dotación en las familias de genes relacionados con la quimiorecepción puede contribuir a la capacidad de la cucaracha americana para discriminar, con gran precisión, las señales ambientales.

Sistema contra patógenos y sustancias tóxicas

Las cucarachas generalmente viven en áreas húmedas e insalubres y son particularmente aficionadas a los alimentos fermentados; por lo tanto, tienen numerosas posibilidades de estar expuestas a microbios y patógenos.

Los insectos dependen exclusivamente de su sistema inmune innato para combatir los microbios que los pueden infectar. Su respuesta inmune está mediada principalmente por tres vías principales de señalización. Tras la infección por bacterias y hongos, estas vias se activan, provocando la sintesis y secreción de péptidos antimicrobianos en la hemolinfa del insecto, donde pueden matar a los microorganismos invasores. En el genoma de P. americana estas tres vias, y los componentes clave que actúan en ellas, están extensamente representadas.

Lo mismo ocurre con su sistema natural de desintoxicación, que incluye varias enzimas y transportadores xenobióticos, que son cruciales para que los insectos sobrevivan a numerosas toxinas.

Por lo tanto, las expansiones de estos dos clanes de genes pueden beneficiar a las cucarachas en su resistencia a los insecticidas y su supervivencia en condiciones extremas.

Desarrollo controlado según las condiciones ambientales

 Esta cucaracha es, entre las comúnes, la que tiene un mayor tamaño corporal, hasta alcanzar los 53 mm de largo. Muda entre 6 y 14 veces antes de completar la metamorfosis y tiene uno de los ciclos vitales más extensos entre estos insectos, aproximadamente 700 días.

La muda y la metamorfosis de los insectos están reguladas de forma coordinada por hormonas, que se antagonizan entre si para definir el crecimiento en los estadios de larvas y ninfas. En el estudio también se pudo constatar que las vias de señalización para regular el desarrollo están bien representadas en el genoma de P. americana.

Los autores consideran que la cucaracha americana puede crecer rápido o lento, mudar más o menos, y reproducirse abundantemente o no, dependiendo de las condiciones en las que vive, lo cual es consistente con su fuerte capacidad de adaptación controlada por hormonas.

Patas que vuelven a crecer

Por último, cabe destacar la impresionante capacidad de P. americana para regenerar apéndices dañados o perdidos durante las etapas de ninfa.

Los investigadores registraron la regeneración de segmentos faltantes de patas después de una muda, realizando una amputación sistemática de la extremidad metatorácica, incluyendo los cinco poditos (segmentos de la pata). La capacidad de P. americana para regenerar la extremidad ausente y el grado de recuperación dependieron de los índices de severidad del trauma. Esta sorprendente capacidad para la cicatrización de heridas y la regeneración de tejidos está también codificada en su genoma.

Fuente: The genomic and functional landscapes of developmental plasticity in the American cockroach, Nature

Imagen: Periplaneta americana, W. Commons