{"id":2086,"date":"2022-03-30T16:49:25","date_gmt":"2022-03-30T21:49:25","guid":{"rendered":"https:\/\/www.pincc.unam.mx\/reducc\/?p=2086"},"modified":"2022-03-30T16:51:04","modified_gmt":"2022-03-30T21:51:04","slug":"el-calentamiento-global-amenaza-la-estabilidad-de-los-mutualismos-obligados-insecto-bacteria","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.pincc.unam.mx\/reducc\/el-calentamiento-global-amenaza-la-estabilidad-de-los-mutualismos-obligados-insecto-bacteria\/","title":{"rendered":"El calentamiento global amenaza la estabilidad de los mutualismos obligados insecto \u2013 bacteria"},"content":{"rendered":"\n

Manuel Ochoa-S\u00e1nchez<\/a><\/strong><\/p>\n\n\n\n

\n
<\/div>\n\n\n\n

Los insectos son el grupo de animales m\u00e1s diverso y abundante del planeta. Su \u00e9xito evolutivo se debe, en parte, a tiempos generacionales breves  y un elevado potencial reproductivo. Estas caracter\u00edsticas, les confieren un elevado potencial evolutivo capaz de efectuar r\u00e1pidas respuestas biol\u00f3gicas a cambios ambientales s\u00fabitos. Otro rasgo importante en su \u00e9xito evolutivo, revelado en a\u00f1os recientes, es la tendencia a formar alianzas simbi\u00f3ticas con bacterias. Se trata de relaciones mutualistas, en las que ambos integrantes se benefician. Las simbiosis insecto \u2013 bacteria son muy diversas, pero se pueden clasificar a grandes rasgos en obligadas y facultativas. El mutualismo obligado implica una relaci\u00f3n \u00edntima, as\u00ed como la residencia permanente de la bacteria al interior de c\u00e9lulas del hospedero, los bacteriocitos. Por el contrario, el mutualismo facultativo aporta beneficios ecol\u00f3gicos contextuales, prescindibles para la supervivencia general del insecto. Las alianzas mutualistas insecto \u2013 bacteria incluyen organismos con historias evolutivas y tolerancias ambientales muy contrastantes entre s\u00ed, cuya operatividad ocurre en un escenario ambiental compatible para ambas partes.<\/p>\n\n\n\n

Breve vistazo al estilo de vida endosimbi\u00f3tico<\/h3>\n\n\n\n

Los mutualismos insecto \u2013 bacteria obligados son estables y antiguos. Puesto que las bacterias mutualistas obligadas suelen ubicarse al interior de los bacteriocitos, se les conoce como endosimbiontes. Los endosimbiontes llevan un estilo de vida muy particular. Se trata de bacterias aisladas del ambiente, transmitidas verticalmente. En consecuencia su diversidad gen\u00e9tica es reducida. Por el contrario, al encontrarse en un entorno tan \u201cc\u00f3modo\u201d, pues viven en condiciones estables al interior del bacteriocito, diferentes genes relacionados para sortear con la variaci\u00f3n ambiental se \u201catrofian\u201d. Los genomas de los endosimbiontes sufren un proceso de erosi\u00f3n gen\u00f3mica, caracterizado por la p\u00e9rdida de los genes \u201catrofiados\u201d. Con el paso del tiempo, sus genomas se reducen much\u00edsimo. \u00a1Apenas contienen la informaci\u00f3n necesaria para sus procesos esenciales y por supuesto para cumplir con las necesidades de su hospedero!<\/p>\n\n\n\n

La erosi\u00f3n gen\u00f3mica que sufren los endosimbiontes reduce dr\u00e1sticamente  su potencial evolutivo y adaptativo, con el tiempo, est\u00e1 trayectoria parece dirigirse a una inevitable  extinci\u00f3n (P\u00e9rez-Brocal, et al<\/em>. 2006). Por otro lado, el reducido potencial adaptativo de los endosimbiontes los hace vulnerables a las fluctuaciones ambientales, como al estr\u00e9s t\u00e9rmico (Wernegreen, J. 2017). No obstante, las temperaturas elevadas han sido una presi\u00f3n de selecci\u00f3n antigua para las bacterias. El aumento en la temperatura, aumenta la frecuencia de mutaciones y provoca contracci\u00f3n gen\u00f3mica (Sabath, et al<\/em>. 2013). Las bacterias term\u00f3filas, acostumbradas a las altas temperaturas, suelen tener genomas compactos, por lo que la compactaci\u00f3n gen\u00f3mica se considera una adaptaci\u00f3n bacteriana hacia las altas temperaturas (Nicks y Rahn-Lee, 2017). En contraste con la erosi\u00f3n gen\u00f3mica, la compactaci\u00f3n gen\u00f3mica no reduce el potencial adaptativo de las bacterias, por el contrario optimiza la supervivencia bacteriana en altas temperaturas. Los endosimbiontes ocurren en gran cantidad de insectos, como en los pulgones (hem\u00edpteros), insectos hemat\u00f3fagos y algunos gorgojos (Sitophilus<\/em> spp.). Por lo general los endosimbiontes suelen suplir alg\u00fan nutriente escaso en la dieta del insecto, por lo que son muy importantes para la salud y reproducci\u00f3n de estos (Bennett y Moran 2015).<\/p>\n\n\n\n

La fuerza del cambio, la importancia de los simbiontes facultativos<\/h3>\n\n\n\n

Pese a la antig\u00fcedad de los mutualismos obligados insecto \u2013 bacteria, esto no da garant\u00eda de perpetuidad, por el contrario el recambio de simbiontes bacterianos es com\u00fan. El objetivo de este recambio es la sustituci\u00f3n de los participantes bacterianos antiguos y defectuosos, por bacterias de origen ambiental con mayor funcionalidad (Sudakaran, et al<\/em>. 2017). La nueva alianza puede ser tan provechosa para el insecto que el simbionte bacteriano facultativo puede ser convertido (\u00bfo secuestrado?) en uno obligado (Wernegreen, J. 2017), \u00a1d\u00e1ndole un giro de 180 grados a su trayectoria evolutiva! El cambio clim\u00e1tico en curso, aunado a la vulnerabilidad evolutiva de los endosimbiontes, sugiere que el recambio de simbiontes bacterianos podr\u00eda volverse m\u00e1s frecuente. Al menos en los insectos que requieran forzosamente la participaci\u00f3n microbiana en su metabolismo. De forma interesante, adquirir simbiontes facultativos podr\u00eda conferir resistencia t\u00e9rmica a sus hospederos, como ocurre con Wolbachia<\/em> en Drosophila<\/em>melanogaster<\/em> (Gruntenko, et al<\/em>. 2017), o Serratia<\/em>symbiotica<\/em> en los pulgones (Burke, et al<\/em>. 2010). Sin embargo, el mundo de la simbiosis bacteria-insecto suele ser contextual, es decir, las alianzas ben\u00e9ficas ante el calentamiento clim\u00e1tico podr\u00edan tener costos inesperados en el futuro. Por ejemplo, la adquisici\u00f3n de bacterias tolerantes al estr\u00e9s t\u00e9rmico, podr\u00eda aumentar la sensibilidad del insecto a pesticidas (Skaljac, et al<\/em>. 2018). Por ello, resulta imprescindible diversificar la investigaci\u00f3n sobre las relaciones simbi\u00f3ticas entre insectos y bacterias, pues los insectos son muy importantes para el ecosistema y para nuestra vida como la conocemos.<\/p>\n\n\n\n

Referencias<\/h2>\n\n\n\n
  1. Bennett, G. M. y Moran, N. A. (2015). Heritable symbiosis: The advantages and perils of an evolutionary rabbit hole. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America<\/em>, 112<\/em>(33), 10169\u201310176. https:\/\/doi.org\/10.1073\/pnas.1421388112
    <\/li>
  2. Sabath, N., Ferrada, E., Barve, A. y Wagner, A. (2013). Growth temperature and genome size in bacteria are negatively correlated, suggesting genomic streamlining during thermal adaptation. Genome biology and evolution<\/em>, 5<\/em>(5), 966\u2013977. https:\/\/doi.org\/10.1093\/gbe\/evt050
    <\/li>
  3. Nicks, T. y Rahn-Lee, L. (2017). Inside Out: Archaeal Ectosymbionts Suggest a Second Model of Reduced-Genome Evolution. Frontiers in microbiology<\/em>, 8<\/em>, 384. https:\/\/doi.org\/10.3389\/fmicb.2017.00384
    <\/li>
  4. Wernegreen, J. J. (2017). In it for the long haul: evolutionary consequences of persistent endosymbiosis. Current opinion in genetics & development<\/em>, 47<\/em>, 83\u201390. https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.gde.2017.08.006
    <\/li>
  5. P\u00e9rez-Brocal, V., Gil, R., Ramos, S., Lamelas, A., Postigo, M., Michelena, J. M., Silva, F. J., Moya, A. y Latorre, A. (2006). A small microbial genome: the end of a long symbiotic relationship? Science (New York, N.Y.)<\/em>, 314<\/em>(5797), 312\u2013313. https:\/\/doi.org\/10.1126\/science.1130441
    <\/li>
  6. Sudakaran, S., Kost, C. y Kaltenpoth, M. (2017). Symbiont Acquisition and Replacement as a Source of Ecological Innovation. Trends in microbiology<\/em>, 25<\/em>(5), 375\u2013390. https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.tim.2017.02.014
    <\/li>
  7. Gruntenko, N. \u0415., Ilinsky, Y. Y., Adonyeva, N. V., Burdina, E. V., Bykov, R. A., Menshanov, P. N. y Rauschenbach, I. Y. (2017). Various Wolbachia<\/em> genotypes differently influence host Drosophila dopamine metabolism and survival under heat stress conditions. BMC evolutionary biology<\/em>, 17<\/em>(2), 252. https:\/\/doi.org\/10.1186\/s12862-017-1104-y<\/li>
  8. Burke, G., Fiehn, O. y Moran, N. (2010). Effects of facultative symbionts and heat stress on the metabolome of pea aphids. The ISME journal<\/em>, 4<\/em>(2), 242\u2013252. https:\/\/doi.org\/10.1038\/ismej.2009.114
    <\/li>
  9. Skaljac, M., Kirfel, P., Grotmann, J. y Vilcinskas, A. (2018). Fitness costs of infection with Serratia symbiotica<\/em> are associated with greater susceptibility to insecticides in the pea aphid Acyrthosiphon pisum<\/em>. Pest management science<\/em>, 74<\/em>(8), 1829\u20131836. https:\/\/doi.org\/10.1002\/ps.4881<\/li><\/ol>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n
    <\/div>\n\n\n\n

    Sobre el autor<\/h2>\n\n\n\n

    Manuel<\/strong> Ochoa-S\u00e1nchez<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Bi\u00f3logo por parte del Instituto Polit\u00e9cnico Nacional, con maestr\u00eda en el INECOL, A. C. En la maestr\u00eda abordo las bacterias intestinales de la Mosca de la Fruta. Actualmente realiza el doctorado en el instituto de ecolog\u00eda de la UNAM, para determinar el efecto de la alteraci\u00f3n clim\u00e1tica en las bacterias del plumaje de aves marinas. Su correo electr\u00f3nico es:  inmanuah.ra@gmail.com<\/a><\/p>\n\n\n\n

    <\/div>\n\n\n\n
    \n\n\n\n
    <\/div>\n\n\n\n

    Las opiniones expresadas de las y los colaboradores de este Blog de divulgaci\u00f3n son responsabilidad de cada autor o autora y no reflejan la posici\u00f3n oficial de la Red Universitaria de Cambio Clim\u00e1tico ni del Programa de Investigaci\u00f3n en Cambio Clim\u00e1tico de la UNAM o de alguno de sus integrantes.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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