Wolbachia, la bacteria…

En 1924 los científicos descubrieron una bacteria que vivía con el mosquito Culex pipiens, y a esta bacteria, la llamaron Wolbachia pipiens. En 1997 se descubrió que un tipo de Wolbachia podía reducir el tiempo de vida de un insecto. En 2005 los científicos utilizaron la microinyección para introducir la bacteria Wolbachia a los huevos del mosquito Aedes aegypti, con el fin de producir incompatibilidad citoplasmática entre el macho y la hembra. ¡Como ha venido avanzando la ciencia y la tecnología!

El mosquito Aedes aegypti macho con Wolbachia ha sido utilizado como una técnica para reducir los mosquitos del medio ambiente. La técnica consiste en soltar al ambiente solo  mosquitos machos con Wolbachia. Los mosquitos machos se aparean con una hembra sin la bacteria y al no ser compatible, las larvas no nacen y la población del mosquito disminuye.

En 2005 La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés), otorgó el permiso de uso experimental para soltar mosquitos machos Aedes aegypti con Wolbachia en California. En 2017 en Australia sueltan 3 millones de mosquitos machos al ambiente y obtuvieron una reducción de hasta un 80% en la población de mosquitos.

Singapur expande su proyecto a gran escala y logra alcanzar una reducción del 90% en la población del mosquito Aedes aegypti para el 2019. La ciudad de Miami Dade, Florida soltó mosquitos macho Wolbachia al ambiente, logrando una disminución del 75% en la población del mosquito Aedes aegypti. En 2020 el Departamento de Agricultura de Puerto Rico otorga el permiso para que en Puerto Rico se evalue la efectividad de la técnica de mosquitos machos Aedes aegypti con Wolbachia como método de control para reducir las poblaciones de mosquitos   Aedes aegypti. 

En resumen, hoy sabemos que una bacteria y un virus pueden secuestrar el esperma de los mosquitos, experimento que resulta ser una promesa contra el zika y el dengue e igualmente contra el virus de la encefalitis equina venezolana (EEV). Investigadores han descrito cómo esta combinación microbiana vuelve infértiles a los machos de los insectos, lo que puede ayudar a controlar plagas y la transmisión de enfermedades.

Un estudio llevado a cabo por investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State) dado a conocer en la revista 'Science', ha descubierto cómo esta combinación microbiana manipula el esperma. Este polémico experimento -según ha informado recientemente (el 10/03/2024) el diario español ABCMadrid -liberará a 150.000 mosquitos transgénicos en los Estados Unidos.

Los científicos ya conocían que Wolbachia y un virus que porta la bacteria, pueden causar esterilidad en insectos machos al secuestrar su esperma, impidiéndoles fertilizar óvulos de hembras. “Wolbachia es la bacteria más extendida entre los animales y vive simbióticamente dentro de los tejidos reproductivos de aproximadamente el 50% de las especies de insectos, incluidos algunos mosquitos y moscas”; estas explicaciones las ofrece  Seth Bordenstein, profesor de biología y entomología, y director del One Health Microbiome Center en Penn State, quien es uno de los líderes del equipo de investigación.

Wolbachia es la bacteria más abundante, diversa y versátil de toda la biota. Es una bacteria gram negativa, intracelular obligada que infecta a artrópodos y nematodos. De la familia Anaplasmataceae del orden de las Rickettsiales. Cerca de 6 de cada 10 de todos los tipos de insectos del mundo, como mariposas, abejas y escarabajos, tienen Wolbachia. La bacteria Wolbachia no puede enfermar a las personas ni a los animales (por ejemplo, peces, aves, o mascotas).

En los Estados Unidos, el uso de mosquitos con Wolbachia es regulado por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de los EUA. Antes de la liberación de mosquitos con Wolbachia en una zona, la EPA debe conceder un permiso para uso experimental (EUP). Las especies de mosquitos Aedes son comunes en muchas zonas de los Estados Unidos. La EPA ha registrado mosquitos con Wolbachia para evaluar su eficacia en la reducción de las cantidades de mosquitos Aedes aegypti, no otros tipos de mosquitos. Las comunidades de Texas y California que han liberado mosquitos con  Wolbachia informan una caída marcada en la cantidad de mosquitos Ae. aegypti. Los mosquitos con Wolbachia se han usado satisfactoriamente en Singapur, Tailandia, México y Australia. Puerto Rico está liberando mosquitos con Wolbachia.

Bordensteis del One Health Microbiome Center en Penn State continúa explicando: “Wolbachia tiene genes de un virus llamado profago WO integrados en su genoma. Estos genes, cifA y cifB, permiten a las bacterias manipular notablemente los espermatozoides y propagarse rápidamente a través de una población de insectos para su propio bien”. Sabemos pues que cuando un insecto macho y una hembra que tienen Wolbachia se aparean, se reproducen con éxito y transmiten la bacteria. Pero cuando un macho con Wolbachia se aparea con una hembra sin Wolbachia, los espermatozoides se vuelven letales para los óvulos fertilizados, llevándolos a la muerte.

Este sistema aumenta astutamente la proporción de crías con Wolbachia y el virus en la siguiente generación, porque las hembras con la bacteria se reproducen con éxito con mayor frecuencia que las hembras sin ella. El sistema se está utilizando en varios estudios piloto en curso en todo el mundo para controlar las plagas de insectos y las enfermedades virales dañinas que transmiten.

Por ejemplo, para controlar una población que provoca una plaga agrícola, los científicos liberan machos con Wolbachia para reducirla. “Uno de los superpoderes de Wolbachia es que bloquea los virus de ARN patógenos como el zika, el dengue y el chikungunya, por lo que los mosquitos con Wolbachia no transmiten estos virus a las personas cuando pican”, dice Bordenstein. Foto de bacterias “Wolbachia sp.” en las células germinales del ovario de una mosca (Cherry Fruit fly).

“La liberación de mosquitos machos y hembras con Wolbachia en un área donde aún no está presente conduce al reemplazo de la población con mosquitos que ya no pueden transmitir una enfermedad viral. El Programa Mundial de Mosquitos está utilizando ahora Wolbachia para controlar virus en 11 países”, indica el investigador. Los genes WO de Wolbachia codifican proteínas que interfieren con el desarrollo normal de los espermatozoides.

El cambio de forma es increíblemente importante para el éxito de los espermatozoides, y cualquier interferencia puede afectar su capacidad para viajar por el tracto reproductivo femenino y fertilizar con éxito el óvulo”, comenta Rupinder Kaur, profesor de biología y entomología en Penn State. Los espermatozoides expuestos a Wolbachia tenían un nivel elevado de daño en el ADN en esta etapa. Si no se repara a tiempo, puede provocar infertilidad masculina e inviabilidad embrionaria.

En experimentos con moscas de la fruta observaron que las que tenían expresión reducida de ARN largo no codificante y con Wolbachia tenían niveles elevados de inviabilidad embrionaria aumentando la transición defectuosa del desarrollo de los espermatozoides. Entonces, las proteínas del virus controlan los espermatozoides al agotar los ARN largos no codificantes necesarios para el funcionamiento normal de ellos. “Los ARN largos no codificantes no producen proteínas por sí mismos, pero pueden tener un impacto profundo en la regulación de la función de otros genes necesarios para el desarrollo del esperma”, afirma Bordenstein.  

“Al alterar esta parte no codificante del genoma, descubrimos que las proteínas Cif comienzan a afectar a los espermatozoides desde las primeras etapas de desarrollo. Los genes WO del profago de Wolbachia actúan como maestros titiriteros, manipulando el desarrollo de los espermatozoides de una manera que permite que sus genes y las bacterias simbióticas se propaguen rápidamente a través de las poblaciones de artrópodos”. “Planeamos aprovechar este conocimiento para aumentar los métodos de control de plagas y vectores de enfermedades existentes actualmente, y tal vez emular la técnica sin Wolbachia ni proteínas virales a largo plazo”: así lo comentó  Rupinder Kaur.

 

Mracaibo, lunes 25 de marzo del año 2024