Un equipo de investigación dirigido por Tappei Mishina del Centro de Investigación de Dinámica de Biosistemas (BDR) RIKEN descubrió que el parásito utiliza genes robados para manipular a su huésped, y que estos genes probablemente se adquieren a través de un fenómeno llamado transferencia horizontal de genes. Estos hallazgos fueron publicados recientemente en la revista Current Biology.
Muchos parásitos manipulan el comportamiento de sus huéspedes para asegurar su supervivencia y capacidad de reproducirse. Los gusanos de hierro proporcionan uno de los ejemplos más complejos de este control conductual. Los gusanos de alambre nacen en el agua y utilizan insectos acuáticos como las efímeras para hacer autostop hasta tierra firme, donde esperan ser devorados por insectos terrestres como grillos o mantis religiosas.
Una vez que el gusano de hierro llega a estos huéspedes, comienza a crecer y a manipular el comportamiento del huésped. Los gusanos de hierro maduros eventualmente engañarán a su huésped para que salte al agua, lo que a menudo resulta en la muerte del huésped, para que pueda completar su misión de vida y reproducirse.
Investigaciones anteriores han demostrado que los gusanos de hierro secuestran las vías biológicas de su huésped y aumentan el movimiento hacia la luz, lo que hace que el huésped se acerque a cuerpos de agua. Los científicos creen que esto se logra imitando moléculas en el sistema nervioso central del huésped, pero ha sido un misterio exactamente cómo estos parásitos desarrollaron este mimetismo molecular.
Para responder a esta pregunta, los investigadores analizaron la expresión genética de todo el cuerpo en el gusano de hierro cordado antes, durante y después de la manipulación de su huésped mantis. Descubrieron que cuando se manipulaba el huésped, la expresión de más de 3.000 genes del gusano de hierro aumentaba, mientras que la expresión de 1.500 genes disminuía. Por otro lado, la expresión genética en los cerebros de las mantis no mostró cambios y, de hecho, era indistinguible de la expresión genética en las mantis no infectadas. Estos resultados sugieren que el gusano de hierro produce sus propias proteínas para manipular el sistema nervioso del huésped.
A continuación, los investigadores buscaron en una base de datos de proteínas para explorar los orígenes de los genes utilizados por los gusanos de hierro para manipular las mantis. "Sorprendentemente, muchos de los genes del gusano de hierro que pueden ser importantes en la manipulación de sus huéspedes son muy similares a los genes de la mantis, lo que sugiere que fueron adquiridos mediante transferencia genética horizontal", dijo Misina. "La transferencia horizontal de genes es un proceso biológico en el que los genes se transfieren de un organismo a otro, pero no a través de la reproducción. Puede tener un impacto importante en la evolución biológica, permitiendo a los organismos adquirir rápidamente nuevos genes o funciones que les ayuden a adaptarse a nuevos entornos o estilos de vida.
Análisis adicionales respaldaron la idea de que el mimetismo molecular en el gusano de hierro cordado es probablemente el resultado de la transferencia horizontal de genes desde la mantis religiosa. En particular, el estudio encontró más de 1.400 genes de gusanos de hierro que coincidían con los encontrados en las mantis, pero estaban ausentes o eran significativamente diferentes de las especies de gusanos de hierro que no utilizan huéspedes mantis. Los autores concluyeron que la gran cantidad de genes miméticos que encontraron fue probablemente el resultado de múltiples eventos de transferencia horizontal de genes de diferentes especies de mantis durante la evolución del gusano de hierro. Estos genes, en particular los relacionados con la neurorregulación, la atracción por la luz y los ritmos circadianos, parecen desempeñar un papel en la manipulación del huésped.
La transferencia horizontal de genes es una de las principales formas en que las bacterias desarrollan resistencia a los antibióticos. Misina cree que a medida que descubramos más ejemplos de transferencia horizontal de genes entre organismos multicelulares, tendremos una comprensión más profunda de este fenómeno y de todo el proceso evolutivo: "Los numerosos casos de transferencia horizontal de genes que encontramos en gusanos de hierro pueden servir como un buen modelo de investigación. Usando este modelo, esperamos descubrir los mecanismos subyacentes de la transferencia horizontal de genes y avanzar en nuestra comprensión de la adaptación evolutiva".