El canto de cortejo de la mosca de la fruta podría ser la clave para el control de los mosquitos
Un gen relacionado con la audición en estas moscas podría tener la llave para interferir en la reproducción de los mosquitos y de este modo controlar enfermedades como el zika, la malaria y el dengue.
Por Enrique Coperías
Las moscas de la fruta podrían ayudarnos a controlar las poblaciones de mosquitos transmisores de enfermedades. Credit: CC0 Public Domain
La forma en que las moscas de la fruta (Drosophila melanogaster), también llamadas moscas del vinagre, se aparean podría ayudar a los científicos a limitar la propagación de enfermedades transmitidas por mosquitos, según un reciente estudio de la Universidad de Iowa, en Estados Unidos, que ha sido publicado en la revista eNeuro.
Los investigadores han identificado un gen que han bautizado como Shal. Este regula los movimientos de las antenas de las hembras de mosca de la fruta, que son fundamentales para detectar el sonido distintivo que emiten los machos. Este hallazgo no solo ayuda a comprender los mecanismos de audición en insectos, sino que podría tener implicaciones para controlar poblaciones de mosquitos y, con ello, las enfermedades que propagan.
Los mosquitos son bien conocidos por ser transmisores de enfermedades como la malaria, el dengue, el zika, el chikungunya, la fiebre amarilla y el virus del Nilo Occidental. Al picar a humanos y animales, las hembras ingieren sangre infectada con agentes patógenos, que luego transmiten en picaduras posteriores. Estas enfermedades representan un desafío significativo para la salud pública mundial.
La malaria, transmitida por mosquitos Anopheles, causa más de 608.000 muertes al año
Sin ir más lejos, la malaria, transmitida por mosquitos Anopheles, causa 249 millones de casos y más de 608.000 muertes anuales, principalmente en niños menores de cinco años, según la Organización Mundial de la Salud (OMS). Y el dengue, transmitido por mosquitos Aedes, afecta a 96 millones de personas y provoca 40.000 muertes al año, con 3.900 millones en riesgo de contraerlo en 132 países dierentes.
«Los mosquitos emplean un mecanismo similar al de las moscas de la fruta para sintonizarse activamente con las frecuencias específicas de su especie —afirma Daniel Eberl, profesor de Biología y autor principal del estudio, en un comunicado de la Universidad de Iowa. Y añade—: Este descubrimiento podría ayudarnos a diseñar estrategias innovadoras para frenar la propagación de tantas enfermedades».
El estudio se centró en la mosca de la fruta, un insecto familiar en los laboratorios y ampliamente utilizada como modelo genético. En este contexto, los investigadores analizaron el órgano de Johnston (JO), una estructura sensorial ubicada en las antenas de las moscas que detecta vibraciones generadas por el batir de alas de los machos.
El órgano de Johnston es un mecanorreceptor de los insectos que se encuentra en el pedicelo o segundo segmento de las antenas. Sobre estas líneas, antena de una hormiga. Cortesía: Servicio Geológico de los Estados Unidos
El gen Shal, un elemento clave en la audición activa
Estas vibraciones son esenciales en el cortejo, pues permiten a las hembras identificar machos de su misma especie, y evitar de este modo cruces interespecíficos.
El citado gen Shal, que dirige la síntesis de un canal de potasio dependiente de voltaje (Kv4), desempeña un papel crucial en este proceso. Este canal no solo regula las corrientes de potasio en las dendritas sensoriales —prolongaciones ramificadas de una célula nerviosa por las que esta recibe estímulos externos— del órgano de Johnston, sino que también interviene directamente en la mecanotransducción. Este término describe el proceso mediante el cual las señales mecánicas, como las vibraciones del aire, se convierten en impulsos eléctricos que viajan a través del sistema nervioso.
Para entender el papel específico que juega del gen Shal, los científicos utilizaron herramientas avanzadas, como micrófonos diminutos y grabaciones de vibración con láser Doppler (LDV). Estas técnicas permitieron medir cómo las antenas de las moscas respondían a sonidos de cortejo en distintas condiciones.
En moscas con mutaciones que inhabilitaban el gen Shal, las respuestas neuronales eran significativamente más débiles, y las antenas mostraban una resonancia anómala.
Cómo las antenas responden a frecuencias de cortejo
Los datos de las LDV confirmaron que la capacidad de las antenas para sintonizar frecuencias específicas —una característica esencial para el cortejo— dependía directamente del gen Shal. Este ajuste fino no solo amplifica las señales acústicas importantes, sino que también filtra las irrelevantes, permitiendo a las hembras enfocar su atención en los machos de su especie.
El gen Shal también afecta las oscilaciones activas de las antenas. Estas oscilaciones no son pasivas, sino que se ajustan dinámicamente para maximizar la recepción de frecuencias específicas asociadas con los sonidos de cortejo. En condiciones normales, las antenas de las moscas de la fruta resuenan en un rango cercano a los 240 Hz cuando están despiertas.
Sin embargo, en moscas mutantes sin el gen Shal, esta resonancia se desplazaba a frecuencias superiores, alrededor de 400 Hz. Este desajuste impedía que las hembras reconocieran las señales acústicas de los machos, afectando negativamente el apareamiento.
«Sin el gen Shal, la hembra pierde su habilidad para ajustar la antena a las frecuencias específicas de su especie, lo que reduce drásticamente la eficacia del apareamiento», dice Eli Gregory, estudiante de Fisiología Humana y coautor del estudio.
Ejemplar de mosquito Anopheles stephensi, considerado un vector primario de la malaria. Los mosquitos emplean mecanismos auditivos similares a lo de las moscas del vinagre durante su cortejo.
Una conexión con los mosquitos
De manera sorprendente, los mosquitos también emplean mecanismos auditivos similares durante su cortejo. Los hallazgos del estudio abren la posibilidad de manipular el gen Shal o los canales de potasio Kv4 en los mosquitos para interrumpir sus rituales de apareamiento. Esto podría ser una estrategia prometedora para controlar y reducir sus poblaciones.
«Si logramos desactivar el gen Shal en mosquitos, podríamos reducir su capacidad de reproducirse, lo que, en última instancia, disminuiría las enfermedades que propagan», explica Eberl.
El papel del gen Shal en la audición activa también aporta nuevos conocimientos sobre los procesos sensoriales en otros organismos, incluidos los seres humanos. En el órgano de Johnston de las moscas, los canales de potasio Kv4 ayudan a mantener la precisión de las señales receptoras. Esto sugiere que funciones similares podrían estar presentes en sistemas auditivos más complejos.
El estudio también identificó diferencias entre mutaciones graves y leves en el gen Shal. Mientras que las primeras alteraban drásticamente la sintonización de frecuencias, las mutaciones leves mantenían un ajuste relativamente cercano al rango óptimo. Esto sugiere que el gen Shal tiene múltiples roles, no solo en la detección de vibraciones, sino también en la amplificación activa de señales sensoriales.
Los sonidos del cortejo de la mosca de la fruta.
Nuevas fronteras en la lucha contra enfermedades
Este descubrimiento no solo profundiza en la biología del cortejo en insectos, sino que también sienta las bases para estrategias innovadoras en salud pública. Los mosquitos, como vectores de enfermedades, representan un desafío global, y reducir sus poblaciones mediante la manipulación genética podría ser una herramienta eficaz.
Además, el estudio plantea nuevas preguntas científicas. Por ejemplo, ¿cómo interactúan los canales de potasio con otros elementos del sistema auditivo, como los canales TRP, que también están involucrados en la mecanotransducción? Y, más allá de los insectos, ¿podría este conocimiento aplicarse en mamíferos para tratar trastornos auditivos o neurosensoriales?
«Entender cómo oyen y se aparean las moscas de la fruta y los mosquitos podría tener importantes implicaciones para la salud humana», concluye Eberl. ▪️
Información facilitada por la Universidad de Iowa
Fuente: Eli S. Gregory, YiFeng Y. J. Xu, Tai-Ting Lee, Mei-ling A. Joiner, Azusa Kamikouchi, Matthew P. Su and Daniel F. Eberl. The Voltage-Gated Potassium Channel Shal (Kv4) Contributes to Active Hearing in Drosophila. eNeuro (2024). DOI: https://doi.org/10.1523/ENEURO.0083-24.2024
