Un estudio reciente sobre la secreción de nitrogeno en forma de amoniaco en las cucarachas realizado en el Instituto Cavanilles de Biodiversidad y Biología Evolutiva de la Universidad de Valencia, ofrece una nueva perspectiva sobre la fisiología de estos insectos y abre potenciales nuevas vias en el diseño de estrategias de control de plagas.
Simbiosis de insecto y bacteria
El equipo de investigación, dirigido por Amparo Latorre y Andrés Moya, ha mostrado por qué la cucaracha Blatella germanica elimina el exceso de nitrógeno excretando amoniaco, a diferencia de la mayoría de los insectos terrestres, que suelen producir ácido úrico como compuesto de desecho.
El descubrimiento de la secuencia del genoma completo del endosimbionte bacteriano de la cucaracha Blatella germanica (la cepa Bge de Blattabacterium, una bacteria que vive dentro de las células de la cucaracha) y de la interacción metabólica entre la bacteria endosimbiótica y su hospedador, aportan nuevos datos sobre la fisiología de la cucaracha.
 Blatella germanica, W.Commons |
Los endosimbiontes bacterianos de los insectos están sujetos a un proceso de reducción del genoma, que se ajusta a las necesidades metabolicas del insecto, a partir del momento en que interactúan con sus anfitriones, especialmente cuando la simbiosis es estricta (viven juntos de forma permanente) y el endosimbionte es heredado de la madre.
Los endosimbiontes de los insectos juegan un papel principal en la dieta de sus hospedadores. La cepa Bge de Blattabacterium, principal endosimbionte de la cucaracha omnívora Blatella germanica, desempeña un papel esencial no sólo en el suministro de nutrientes a su hospedadora sino también en el uso eficiente de los aminoácidos y en la excreción de nitrógeno por la combinación de un ciclo de la urea y la actividad de la ureasa.
A fin de producir amoniaco, “el metabolismo bacteriano emplea un mecanismo aparentemente ineficaz: las enzimas bacterianas sintetizan y destruyen simultáneamente la misma molécula, la urea, a través de una ruta metabólica que consume mucha energía”, explicó Amparo Latorre, de la Universidad de Valencia.
Los autores señalan que este sorprendente mecanismo cobra sentido cuando se tienen en cuenta la interacción metabólica entre la bacteria endosimbiótica y su hospedador y la fisiología completa de la cucaracha.
Similitud con otros insectos omnívoros
 Hormiga del carpintero, W.Common |
Esta investigación también indica que hay una convergencia evolutiva de las funciones bioquímicas de la cucaracha y otros insectos omnívoros. Los científicos analizaron los genomas de los endosimbiontes de la cucaracha alemana y de la hormiga del carpintero (Blochmannia floridanus y B. pennsylvanicus) y los compararon con los genomas de los endosimbiontes de otros insectos con dietas muy especializadas, como los áfidos.
Estos estudios muestran que, a través de rutas evolutivas completamente independientes, y muy probablemente debido a sus hábitos omnívoros, las cucarachas y las hormigas han llegado a unas soluciones metabólicas extraordinariamente similares mediante sus antiguas asociaciones con endosimbiontes que pertenecen a linajes bacterianos muy distantes.
Latorre concluye que “es necesario conocer mejor los mecanismos evolutivos que subyacen bajo las asociaciones simbióticas entre los insectos y las bacterias, no sólo para comprender la fisiología básica y el comportamiento del hospedador, sino también para diseñar nuevas estrategias de control de plagas”.
Referencia bibliográfica:
López-Sánchez MJ, Neef A, Peretó J, Patiño-Navarrete R, Pignatelli M, et al. “Evolutionary Convergence and Nitrogen Metabolism in Blattabacterium strain Bge, Primary Endosymbiont of the Cockroach Blattella germanica”, PLoS Genet 5(11): e1000721. doi:10.1371/journal.pgen.1000721, 2009.
