Un estudio identificó el mecanismo genético que usaría un gusano parásito para controlar la mente de los insectos

Hay parásitos que no matan a sus huéspedes de inmediato: los controlan. Los obligan a cambiar de comportamiento, a hacer exactamente lo que el “invasor” necesita para sobrevivir y reproducirse, aunque eso signifique la muerte del animal infectado. Este fenómeno, documentado desde hace más de 140 años, ocurre en insectos, crustáceos y otros artrópodos de todo el mundo, y durante décadas fue considerado uno de los misterios más perturbadores de la biología. ¿Cómo logra un gusano microscópico convencer a un insecto de que se lance al agua y se ahogue?

La respuesta, al menos en parte, empieza a conocerse. Un equipo internacional de investigadores identificó por primera vez los mecanismos genéticos que permiten a un nematodo parásito, un gusano de la especie Mermis nigrescens, tomar el control del comportamiento de la tijereta europea (Forficula auricularia) y forzarla a buscar agua hasta morir. El hallazgo no solo arroja luz sobre uno de los fenómenos más inquietantes del mundo animal, sino que abre una ventana hacia el estudio de cómo los parásitos interfieren con el sistema nervioso central de sus huéspedes, incluso en vertebrados.

El trabajo, liderado por la Universidad de Otago, en Nueva Zelanda, fue publicado en la revista Proceedings of the Royal Society B. Para llevarlo adelante, los investigadores recurrieron a la secuenciación transcriptómica comparativa, una técnica que permite leer qué genes están activos en un organismo en un momento dado, como si se tomara una fotografía del estado interno de cada célula.

Esa fotografía fue tomada en distintas etapas: en tijeretas sanas, en tijeretas recién infectadas, en fases avanzadas de la infección y, finalmente, en el momento exacto en que el parásito ejerce su control y el insecto marcha hacia el agua.

El parásito opera en silencio hasta que está listo para actuar

Uno de los hallazgos más llamativos del estudio es la estrategia que utiliza el nematodo durante su desarrollo dentro del cuerpo de la tijereta: no genera alarmas. Durante las fases tempranas y medias de la infección, el parásito crece en la cavidad abdominal del insecto sin provocar respuestas inmunitarias ni neurológicas significativas.

“El nematodo coexiste silenciosamente con su huésped sin activar alarmas inmunológicas ni neurológicas masivas hasta que madura por completo y lleva al huésped a su fatal nado final”, afirmó el Dr. Upendra Bhattarai, investigador de la Universidad de Brown y autor principal del estudio, según el comunicado de prensa de la Universidad de Otago.

Esta discreción estratégica resulta clave para el éxito del parásito. Solo cuando el nematodo alcanza la madurez plena se produce el cambio: miles de genes en ambos organismos alteran simultáneamente su actividad. El estudio detectó 12.876 genes activos en las tijeretas y 9.722 en los nematodos. De ellos, 673 se activaron con mayor intensidad y 593 redujeron su actividad en el insecto; en el parásito, las variaciones fueron aún más pronunciadas: 2.672 genes aumentaron su expresión y 2.293 la disminuyeron a lo largo de las distintas etapas analizadas.

Señales complementarias en dos organismos distintos

Lo que reveló el análisis genético es que el control del comportamiento no es un proceso unilateral: huésped y parásito experimentan cambios coordinados, como si ambos ejecutaran partes distintas de una misma partitura. En las tijeretas, durante la fase de manipulación, se activaron con mayor fuerza las rutas de señalización transmembrana, es decir, los circuitos moleculares que permiten a las células comunicarse entre sí y con el entorno, particularmente en el sistema nervioso central.

Tres genes resultaron especialmente relevantes en ese proceso: hcrtr2, adra1a y pde10a. Este último codifica una enzima llamada fosfodiesterasa 10A, involucrada en la transmisión de señales asociadas a la dopamina, un neurotransmisor que regula, entre otras cosas, el movimiento y la toma de decisiones.

Del lado del parásito, la actividad se concentró en genes vinculados al transporte y la secreción de moléculas, procesos que podrían estar enviando señales químicas al sistema nervioso del insecto. “Encontramos miles de genes cambiando su actividad en ambos organismos simultáneamente. Durante la manipulación, las tijeretas mostraron mayor actividad en las rutas sensoriales y de señalización, mientras que los parásitos activaron genes involucrados en el transporte y la secreción. Ambos compartieron una señal reguladora común, lo que sugiere cambios moleculares coordinados”, indica el trabajo.

Esa señal reguladora compartida resultó ser un motivo de unión al ADN llamado factor de transcripción GATA, presente entre los genes más activos de ambos organismos durante la fase de manipulación. Un factor de transcripción es una proteína que actúa como un interruptor genético: se une al ADN y determina qué genes se activan o se silencian. Que el mismo tipo de interruptor aparezca en funcionamiento tanto en el insecto como en el gusano al mismo tiempo sugiere que existe una suerte de lenguaje molecular compartido, capaz de coordinar la manipulación del comportamiento a través de dos especies distintas.

Un modelo para entender cómo los parásitos secuestran el sistema nervioso

El Prof. Neil Gemmell, del Departamento de Anatomía de la Universidad de Otago y autor sénior del estudio, explicó que el comportamiento observado es un ejemplo clásico de manipulación del huésped, cuyos mecanismos subyacentes habían permanecido mal comprendidos hasta ahora. “Nuestros hallazgos revelan cómo los parásitos y los huéspedes interactúan a nivel genético para producir estos dramáticos cambios de comportamiento”, afirmó, según el comunicado de prensa.

El coautor Jean-François Doherty, de la Universidad de British Columbia, encuadró el fenómeno dentro del concepto de “fenotipo extendido”, que describe la capacidad de los genes de un organismo para influir en el comportamiento de otro.

“Este estudio proporciona el primer marco genético integral para entender cómo los nematodos mermítidos secuestran el comportamiento de los insectos. Identificar las rutas candidatas exactas crea oportunidades para estudios futuros sobre cómo los parásitos interactúan con los sistemas nerviosos centrales, incluso en humanos y animales de granja”, sostuvo, según el comunicado.

El fenómeno tampoco es exclusivo de la tijereta europea y su parásito. El Prof. Emérito Robert Poulin, del Departamento de Zoología de Otago, señaló que esta clase de manipulación está ampliamente extendida y tiene múltiples ejemplos en la fauna de Nueva Zelanda, como el sistema formado por el gusano pelo de caballo nativo y el wētā, un insecto endémico de ese país.

La Dra. Eddy Dowle, del New Zealand Institute for Bioeconomy Science, estudia las bases genéticas del comportamiento de búsqueda de agua en ese par de especies y consideró que las similitudes entre ambos sistemas ofrecen una oportunidad única para comprender cómo evolucionan rasgos complejos. “La manipulación del huésped brinda una oportunidad notable para entender cómo un organismo puede influir en el comportamiento de otro, y las comparaciones futuras de estos sistemas pueden ayudarnos a descubrir mecanismos comunes que los parásitos utilizan para manipular a sus huéspedes”, afirmó, según el comunicado de prensa.

Los autores advierten que los resultados deben interpretarse con cautela, ya que algunos análisis se realizaron con umbrales estadísticos más permisivos y parte de los cambios genéticos observados podría responder a otros procesos fisiológicos del nematodo al prepararse para su vida libre fuera del huésped. El paso siguiente, según indica el paper, sería replicar el estudio con huéspedes infectados en condiciones controladas, para ajustar mejor los tiempos y la dosis de infección.