Cómo un gen podría convertirse en una nueva estrategia para controlar los mosquitos del dengue y Zika

Los investigadores del Instituto de Biomoléculas Transformadoras de la Universidad de Nagoya, en Japón, identificaron que el gen fruitless permite a los mosquitos machos de Aedes aegypti reconocer el sonido de vuelo de las hembras, acercarse a ellas y aparearse.

El hallazgo, publicado en PLOS Biology y divulgado en Phys.org, surge de experimentos que mostraron cómo la mutación de ese gen altera la audición y el comportamiento reproductivo de los insectos.

El equipo, dirigido por el investigador posdoctoral Yumin Loh, el profesor asistente Matthew Su y la profesora Azusa Kamikouchi, trabajó junto con el profesor Daniel Eberl, de la Universidad de Iowa, en Estados Unidos. El estudio se centró en el mosquito que transmite la fiebre amarilla y que también puede propagar dengue y Zika.

Los resultados describen un mecanismo biológico que podría ser relevante para limitar la reproducción de estas poblaciones. Según la investigación, impedir que los machos detecten el llamado de los ejemplares femeninos puede interferir en una etapa inicial del apareamiento.

Los enjambres reúnen a los machos al caer la tarde

Los machos de Aedes aegypti forman enjambres al anochecer y permanecen allí a la espera de hembras. Cuando una de ellas entra en ese espacio, las ondas sonoras producidas por sus alas guían a los ejemplares machos, que la persiguen, la cortejan y se reproducen.

Las frecuencias de aleteo son distintas según el sexo: Los machos emiten un sonido de alrededor de 750 hercios (Hz), mientras que el de las hembras ronda los 450 Hz. Un hercio es la unidad que mide la frecuencia de una vibración o de una onda sonora.

Tras el apareamiento, ellas buscan un huésped, se alimentan de sangre y luego depositan huevos. Por eso, la capacidad auditiva de los machos resulta necesaria para que el ciclo reproductivo continúe.

El órgano de Johnston transforma las vibraciones en señales nerviosas

El sistema auditivo del mosquito está compuesto por el flagelo, la parte alargada de la antena, y el órgano de Johnston, ubicado en su base. El flagelo recibe el sonido y vibra; esas vibraciones llegan al órgano, donde activan neuronas que envían señales al sistema nervioso.

Los autores explicaron que los oídos de los mosquitos presentan un marcado dimorfismo sexual, es decir, diferencias anatómicas y funcionales entre ambos sexos. También están ajustados a frecuencias distintas, una característica que favorece la detección del aleteo femenino por parte de los machos.

En los insectos, el gen fruitless está relacionado con diferencias sexuales en la función neuronal. Las investigaciones anteriores en moscas de la fruta ya lo habían vinculado con comportamientos diferenciados según el sexo. Por lo que el nuevo trabajo examinó su influencia específica en la audición y la conducta de los mosquitos machos.

La mutación impide que los machos respondan al vuelo femenino

Los ensayos mostraron que los machos mutantes estériles no se agrupaban con otros al caer la tarde. En cambio, presentaban un comportamiento similar al de las hembras. Los individuos sin la mutación sí mantuvieron la conducta habitual de formación de enjambres.

La diferencia también apareció ante estímulos sonoros. Los machos normales demostraron una fuerte atracción por frecuencias equivalentes al aleteo de las hembras. Los ejemplares mutantes, por el contrario, no se sintieron atraídos por ninguna de las frecuencias analizadas.

En los individuos sin alteraciones, el oído ajusta sus vibraciones para alcanzar la mayor sensibilidad frente a la señal acústica de las alas femeninas. En los mutantes, esa sensibilidad máxima se desplazó hacia frecuencias más altas, fuera del rango asociado al vuelo de las hembras.

Las neuronas auditivas de los mutantes respondieron a los sonidos con mucha menos intensidad: apenas un sexto de la reacción registrada en los machos normales. El deterioro de la recepción sonora ayuda a explicar por qué no localizan a los ejemplares femeninos ni logran reproducirse.

Cambios en proteínas motoras afectan la amplificación del sonido

El análisis del órgano de Johnston detectó una alta expresión de fruitless, un dato que vinculó el gen con la función auditiva. Los investigadores también observaron diferencias en la red de neuronas eferentes auditivas, es decir, las que transmiten señales desde el cerebro hacia el sistema auditivo de los machos mutantes.

Estas neuronas se proyectan desde el sistema nervioso central hacia el oído y regulan su funcionamiento. El estudio indica que los mosquitos son los únicos insectos cuyos órganos auditivos contienen este tipo de neuronas.

El equipo analizó, además, conjuntos de datos de secuenciación de ARN de los oídos de mosquito. Ese procedimiento permite observar qué genes están activos en un tejido. Allí encontró cambios en la expresión de genes que codifican dineínas, proteínas motoras moleculares relacionadas previamente con diferencias auditivas entre ambos sexos.

Los tipos de dineína más expresados no fueron los mismos en los mutantes y en los mosquitos de tipo silvestre. Para los autores, la suma de esas variaciones contribuye a formar el sistema auditivo masculino que reconoce el sonido de vuelo de las hembras.