Viven en el interior de las células de la mayoría de los insectos, en una relación que beneficia a ambos, y pueden convertirse en una nueva estrategia para controlar insectos vectores de enfermedades: son las bacterias endosimbiontes. Por primera vez se ha conseguido cultivar una bacteria endosimbionte, capaz de influenciar procesos biológicos de su insecto hospedador, como la fertilidad y la defensa frente a parásitos.
Bacterias endosimbiontes cultivables ¿un nuevo concepto de insecticida?
De forma análoga a los mamíferos, incluido el ser humano, los insectos poseen un microbioma intestinal, compuesto por un complejo de especies microbianas que recubren el tracto digestivo de los animales.
Muchos insectos, además, tienen también otro miembro del microbioma que es único para ellos: los endosimbiontes bacterianos, que son bacterias heredadas de la madre, que viven dentro de las células de los insectos y con las que mantienen una relación de simbiosis.
Dado que la transmisión vertical de las bacterias endosimbiontes se produce durante la fertilización de la hembra, todos los órganos del insecto contienen estas bacterias intracelulares, que desempeñan una serie de funciones que afectan al desarrollo, comportamiento y fertilidad del insecto.
Algunos endosimbiontes proporcionan un beneficio directo para su hospedador, mientras que otros le aportan beneficios condicionales sólo en contextos determinados, por ejemplo, proporcionar resistencia al calor, a parásitos o a virus.
Descifrar el dálogo molecular que subyace a las interacciones huésped-endosimbionte es de gran importancia para comprender mejor la fisiología y la evolución de los insectos. Sin embargo, los estudios realizados se centran principalmente en el lado del hospedador, porque la estrecha relación evolutiva entre los insectos y sus endosimbiontes, fuertemente dependientes de su hospedador para sobrevivir, hace que estas bacterias sean muy difíciles de cultivar in vitro y, por lo tanto, no puedan ser manipuladas genéticamente.
Spiroplasma poulsonii, primer endosimbionte cultivado
Pero, por primera tras décadas de estudio, investigadores en Lausanne (Suiza) han conseguido desarrollar el primer cultivo de Spiroplasma poulsonii, endosimbionte de la mosca Drosophila, de forma continua. Spiroplasma poulsonii afecta al metabolismo, la reproducción y la defensa contra los parásitos de Drosophila.
Al aportar la posibilidad de cultivar la bacteria in vitro de forma continua, y elucidar su genoma completo, este trabajo sienta las bases para el desarrollo de herramientas de ingenieria genética que permitan diseccionar las relaciones de endosimbiosis, con datos moleculares de las dos partes. Según los autores, el método puede utilizarse en otros endosimbiontes todavía incultivables, abriendo nuevas oportunidades técnicas en el campo de las interacciones hospedador-microbios.
El largo periodo de estudio fue necesario para conocer las necesidades específicas de S. poulsonii, incluida su necesidad de lípidos sintetizados por el anfitrión. El genoma de la bacteria ha degenerado hasta el punto de que no puede sintetizar sus propios lípidos, por lo que la suplementación de lípidos resultó ser un componente vital para su supervivencia en el cultivo.
División celular por escisión longitudinal en el endosimbionte Spiroplasma poulsonii
Los investigadores secuenciaron el genoma bacteriano e investigaron las diferencias transcripcionales bacterianas con y sin su "hogar" normal en el anfitrión, que reveló un patrón transcripcional único para las dos condiciones de crecimiento diferentes.
El genoma contenía varios genes homólogos a factores de virulencia en otros patógenos de moscas y endosimbiontes, pero la expresión de la mayoría de estos genes disminuyó durante el cultivo in vitro, lo que demuestra que estos genes probablemente desempeñan un papel en el mantenimiento de la relación bacterian-huésped.
Las condiciones de cultivo no alteraron significativamente esta relación, ya que un cultivo de bacterias de un año de antigüedad consiguió infectar con éxito el 96% de las moscas. Estos endosimbiontes recién infectados mantuvieron los mismos fenotipos bien caracterizados en su huésped.
Cultivos de Spiroplasma poulsonii recién diluidos (izquierda) y con dos semanas de antigüedad (derecha)
La mosca Drosophila es un organismo modelo importante, con una "caja de herramientas" molecular completa para la manipulación genética de las moscas. Ahora, los investigadores pasaran a desarrollar técnicas para manipular a S. poulsonii, con el objetivo de probar la función de diferentes genes y vias genéticas y conseguir el primer par insecto-simbionte manipulable genéticamente.
La disección de los genes necesarios para el crecimiento bacteriano dentro y fuera de la célula de insecto hospedador no sólo profundizará nuestra comprensión de la simbiosis, sino que también tiene implicaciones prácticas. Debido a que los endosimbiontes influyen en la fertilidad, la capacidad de manipular estos microbios proporciona un mecanismo potencial para el control de insectos, no solo para plagas como Drosophila, sino para vectores de enfermedades, como mosquitos y moscas tsetse, que tienen sus propios endosimbiontes bacterianos.
Imagen mosca Drosophila: W. Commons
