Cmo adquieren las bacterias resistencia a los antibiticos? para Ciencia Hoy el 21/10/2013. Publicado en Recuadros de esta nota.

Las bacterias son microorganismos unicelulares procariotas, es decir, pertenecen a un grupo de seres vivos entre cuyas caractersticas est carecer de ncleo celular u otras partes internas limitadas por una membrana.

Existen diferentes mecanismos por los que las bacterias transmiten a otras genes que confieren resistencia a antibiticos, entre ellos: (a) contacto entre ellas; (b) liberacin de material gentico en el medio extracelular y su captacin por otra bacteria, y (c) transferencia por medio de virus en rojo que las infectan.

Suelen medir unos pocos micrmetros y tener diversas formas, desde esfrica a cilndrica o espiral. Son organismos asexuados que se reproducen por simple divisin. Estuvieron entre las primeras formas de vida terrestre, aparecidas hace unos 4000 millones de aos, y hoy su abundancia es tal que forman una biomasa mayor que la de todas las plantas y los animales del planeta. En el cuerpo de cada persona hay diez veces ms bacterias que clulas humanas, la mayora inocuas, algunas beneficiosas y unas pocas perjudiciales, causantes de enfermedades como clera, lepra o lceras duodenales.

Para combatir las bacterias patgenas se usan los antibiticos, sustancias naturales (o derivadas de ellas) con la capacidad de contrarrestar la accin y el crecimiento de esas bacterias, e incluso de matarlas. Uno de los primeros antibiticos ampliamente usados fue la penicilina, en la dcada de 1940, seguido en exitosa y acelerada

sucesin por muchos otros. Sin embargo, hoy nos encontramos con bacterias capaces de resistir el ataque de los antibiticos. Cmo adquirieron esa resistencia?

Principalmente por dos caminos. Uno es la clsica evolucin por seleccin natural: si la accin de un antibitico no elimina del organismo a toda la poblacin bacteriana contra la cual fue recetado, aquellos que sobrevivan sern los individuos naturalmente ms resistentes. Esas bacterias sobrevivientes llevan en su genoma genes que les permiten soportar la accin del antibitico. Su reproduccin producir una poblacin bacteriana refractaria al antibitico.

El otro camino es el representado en la figura, que incluye tres formas posibles de transferencia de genes entre bacterias. Esto significa que la capacidad de resistir a un antibitico no solo se transmite en forma vertical a la descendencia sino, tambin, de manera lateral a individuos no necesariamente emparentados, con los cuales terminan compartiendo trocitos del genoma. Si esos segmentos compartidos de ADN llevan el o los genes que confieren la resistencia al antibitico, esta se difunde ms rpido entre la poblacin, pues las bacterias que recibieron ese ADN de sus pares podrn soportar una nueva exposicin al antibitico.

Bancos de datos genticos por Vctor B Penchaszadeh para Vctor B Penchaszadeh el 21/10/2013. Publicado en Editoriales, Nmero 134.

Los bancos de datos genticos, tambin llamados genricamente biobancos, se componen de dos partes: una guarda fsicamente muestras biolgicas y fragmentos de ADN y ARN que se extraen de ellas; la otra archiva electrnicamente la informacin gentica contenida en esas muestras, que consiste en el registro digital de las secuencias de las estructuras qumicas que componen dichos fragmentos. El almacenamiento se organiza de forma tal que permita manipular grandes masas de datos para realizar anlisis comparativos, cuyas caractersticas dependen de los objetivos de cada banco.

En la secuencia de alrededor de 3000 millones de unidades llamadas nucletidos que componen el ADN del genoma humano, se han detectado millones de sitios en que existen variaciones genticas por las que las personas se diferencian entre s. La complejidad de la estructura gentica del ser humano su genoma y las grandes variaciones de este de un individuo a otro se estn conociendo cada vez ms gracias a tcnicas que permiten determinar de forma automtica dicha secuencia de nucletidos, es decir, realizar secuenciamientos genticos automticos en gran escala. A la vez, la interpretacin de sus resultados requiere de plataformas informticas de alta complejidad.

Los bancos de datos genticos comenzaron a establecerse hace algunas dcadas, para obtener, procesar y almacenar informacin gentica humana con diferentes propsitos. Entre sus objetivos se cuentan: (i) facilitar la investigacin relacionada con el diagnstico, la prevencin y el tratamiento de algunas de las miles de enfermedades humanas causadas por mutaciones en un solo gen (o enfermedades monognicas); (ii) facilitar la investigacin farmacogenmica, es decir, identificar genes vinculados con la respuesta del organismo a frmacos y txicos; (iii) individualizar variantes genticas asociadas con mayor probabilidad de desarrollar determinadas enfermedades comunes, y (iv) establecer la identidad gentica de personas y sus relaciones familiares, sobre la base de que las caractersticas del ADN de cada individuo son exclusivas, irrepetibles (excepto en gemelos idnticos) y hereditarias.

Desde sus comienzos los bancos de datos genticos dieron lugar a controversias y debates sobre sus aspectos cientficos, tecnolgicos, legales, polticos, sociales y ticos. Las polmicas incluyen la pertinencia, la utilidad y el costo de almacenar millones de datos genticos, asociados o no con informacin personal de miles o millones de personas, as como la relacin entre sus posibles beneficios mdicos, econmicos u otros y sus costos tanto monetarios como no monetarios, por ejemplo, la invasin de la privacidad de las personas y los riesgos de discriminacin o reduccionismo en la interpretacin y el uso de la informacin.

Si bien las peculiaridades de cada banco dependen de su finalidad, en todos ellos se almacena genoma humano, por lo que es absolutamente crtico que toda muestra de ADN destinada a un banco de datos genticos llegue de manera voluntaria, haya sido obtenida

con el consentimiento formal, libre e informado del donante e ingrese acompaada de un documento en el que este indique a qu tipos de anlisis consiente y con qu objetivos. Cuando el objetivo es la identificacin de personas en la investigacin de crmenes (sean comunes o de lesa humanidad, como desapariciones forzadas o supresin de identidad por accin del Estado), la obtencin de muestras puede ser compulsiva, segn lo establezca la legislacin internacional y de los pases.

En materia de investigacin biomdica, el almacenamiento de datos genticos de miles de personas cuya salud se controla durante aos permitira buscar genes asociados con mltiples enfermedades comunes. Ello se hace pensando que las variaciones del genoma de las personas podran explicar las enfermedades que van contrayendo y as identificar los genes presumiblemente vinculados con ellas. Los crticos de este enfoque argumentan que deriva de una concepcin determinista y reduccionista de la salud, que no toma en cuenta las interacciones entre genoma y ambiente. Sostienen, adems, que el enorme gasto de seguir a centenares de miles de personas durante aos est escasamente justificado.

Tambin hay disputas acerca de la obtencin, el contenido, la propiedad y la utilizacin de la informacin gentica de las poblaciones e individuos incluidos en las bases de datos, as como sobre los riesgos de discriminacin y estigmatizacin gentica de esas personas y comunidades. Estas consideraciones se aplican igualmente a los bancos de ADN que crecientemente forman parte de los ensayos clnicos de nuevos medicamentos, y que tienen por fin detectar variaciones de posible origen gentico en las respuestas del organismo a las drogas. Otra cuestin a tener en cuenta es que, ante la posibilidad de que estos bancos redunden en conocimientos aplicables a la salud, existan previsiones para compartir sus eventuales beneficios con las personas y las comunidades que entregaron las muestras de las que se obtuvieron los datos.

La identificacin gentica de personas se hace por el cotejo de informacin del ADN del individuo (o muestra biolgica) a identificar, con la de personas de identidad conocida contenida en bases de datos formadas con ese propsito. Dependiendo de su objetivo, los bancos en cuestin suelen contener bases de datos genticos de grupos determinados, como miembros de fuerzas armadas, delincuentes, familiares de vctimas de desapariciones forzadas o de supresin de identidad u otros.

Por ejemplo, con el objetivo de identificar responsables de crmenes, en los Estados Unidos el FBI tiene una base de datos genticos de delincuentes federales conocida por el acrnimo CODIS (Combined DNA Index System). Con el mismo propsito, el Reino Unido estableci la NDNAD (National DNA Database), que actualmente almacena perfiles genticos de ms de ocho millones de acusados, arrestados o condenados por la Justicia. En la Argentina se acaba de promulgar una ley que dispone constituir una base de datos genticos de personas que hayan cometido delitos sexuales. La justificacin de las bases de datos de delincuentes es la posibilidad de identificar reincidentes por los rastros biolgicos que puedan dejar en la escena del nuevo crimen. No hay sin embargo evidencia de que con la sola existencia de bases de datos con ADN de criminales se logre desalentar las actividades delictivas. Y existe el riesgo de que se avasallen derechos fundamentales de las personas, como la privacidad y no ser estigmatizado injustificadamente, entre otros. Por ello muchos polticos y juristas insisten en que las polticas pblicas de prevencin del delito enfaticen medidas

que vayan a las races de mucha criminalidad, entre ellas la pobreza, la injusticia social, la inequidad y la falta de oportunidades de educacin y trabajo para los jvenes.

En la Argentina tiene gran notoriedad el Banco Nacional de Datos Genticos (BNDG), creado por ley en 1987 como dependencia del Poder Ejecutivo Nacional para resolver conflictos de filiacin y establecer la identidad gentica desconocida de centenares de nios hoy adultos sustrados de sus padres (que luego desaparecieron) y entregados ilegalmente a allegados a las fuerzas represivas durante la ltima dictadura. Desde 2009 el BNDG se rige por la ley 26.548, que lo puso bajo la rbita del Ministerio de Ciencia, Tecnologa e Innovacin Productiva. Almacena informacin personal y muestras de ADN de familiares, mayoritariamente abuelos que buscan a sus nietos. Dada la gran variacin en la poblacin de las secuencias genticas (o marcadores) utilizadas para establecer identidad gentica, el cotejo positivo con una muestra de ADN de la base de datos establece una probabilidad de parentesco (en estos casos, de abuelidad) superior al 99,9%. El funcionamiento del BNDG ha permitido que hasta el presente hayan recuperado su identidad ciento nueve personas ilegalmente apropiadas cuando eran nios. Por su parte, el Equipo Argentino de Antropologa Forense ha creado una base de datos de perfiles genticos de ms de ocho mil familiares de personas desaparecidas durante la ltima dictadura militar, contra la cual coteja el ADN obtenido de los restos seos de ms de mil individuos hallados en fosas comunes o inhumados en cementerios como NN, presumiblemente vctimas de desaparicin forzada. Merced a este trabajo, se han identificado hasta el presente 573 desaparecidos.

Como toda actividad cientfica, los bancos de datos genticos pueden ser utilizados para fines deseables o indeseables. Para promover los primeros (por ejemplo, reparar violaciones del derecho a la identidad o investigar causas de enfermedades) y evitar los segundos (por ejemplo, avasallamiento de derechos humanos fundamentales), sus objetivos, mtodos y funcionamiento deben seguir los criterios cientficos y ticos aceptados internacionalmente, y estar sujetos a control social.

Las bases de datos genticos son un tema de actualidad en la Argentina. Establecerlas y utilizarlas es una tarea que se basa en complejos avances cientficos y tecnolgicos. Pero adems plantea cuestiones legales y ticas que solo pueden resolverse en el mbito del control social y poltico, y del debate ciudadano. Es para plantear esas cuestiones que Ciencia Hoy resolvi dedicar al tema la pgina editorial de este nmero.

Cromosomas artificiales por Federico Coluccio Leskow para Ciencia Hoy el 01/06/2014. Publicado en Grageas, Nmero 138.

La enseanza de las ciencias y el avance de la frontera del conocimiento estn ntimamente ligados. Los investigadores cientficos dirigen a estudiantes de grado y posgrado y de este trabajo conjunto surgen los descubrimientos que se difunden en tesis y publicaciones especializadas. Aportan al conocimiento al tiempo que dan lugar a la formacin de recursos humanos altamente capacitados.

Un ejemplo de esto, que a principios de este ao se anunci en los medios de comunicacin, fue la obtencin de una levadura con un cromosoma completamente artificial. Para introducir el tema debemos mencionar que en mayo de 2010 se anunci la obtencin del primer organismo sinttico.

Se trat de una micobacteria, uno de los seres vivos mas simples que se conoce. La bacteria sinttica contena toda su informacin gentica en un cromosoma diseado y ensamblado en un laboratorio.

La reciente noticia se refiere a la sntesis de un cromosoma completamente artificial de Saccharomyces cerevisiae, la levadura que usamos para hacer pan y cerveza, que tiene 16 cromosomas y 12 veces ms informacin gentica que una micobacteria. Esta levadura es un hongo unicelular que comparte muchas caractersticas con nuestras clulas y es frecuentemente utilizada como modelo para estudios de gentica y procesos metablicos y celulares bsicos. Es as que este fue el primer organismo eucariota (es decir, con clulas que poseen un ncleo como las nuestras) cuyo genoma fue secuenciado, y ahora es el primero en contar con un cromosoma completamente artificial.

Este emprendimiento se llev a cabo de una manera muy particular. Como parte de las actividades de un curso de biologa molecular para estudiantes de grado de la Universidad Johns Hopkins llamado Construye un genoma, los alumnos fueron convocados a sintetizar por completo el cromosoma 3 de S. cerevisiae. Inicialmente cada alumno tena como meta sintetizar, en un semestre, molculas de ADN de hasta 1500 bases, pero con la sucesin de las camadas los estudiantes llegaron a producir molculas sintticas de hasta 30.000 bases. Con el trabajo de 49 estudiantes de grado se sintetizaron las 272.871 bases de una versin artificial del cromosoma 3, ms corto que el original y con algunas particularidades que lo hacen atractivo como herramienta para estudios futuros. Esto es solo el comienzo, ya que se han lanzado cursos de este tipo en varios pases del mundo con la idea de que, con la ayuda del trabajo de los estudiantes, se logre una levadura con la totalidad de sus cromosomas sintticos. Esto demuestra el poder de la estrategia de aprender haciendo tanto para la formacin de los estudiantes como para el avance de la ciencia.

Cuestin de piel por Florencia Malamud para Ciencia Hoy el 01/10/2014. Publicado en Grageas, Nmero 141.

Las publicidades de hoy en da muestran madres que, preocupadas por la salud de sus hijos, consumen todo tipo de jabones, desinfectantes y toallitas antibacterianas. En qu momento empez esta guerra contra los microorganismos que habitan nuestra piel? Por qu asumimos que la microbiota de la piel es mala y que hay que destruirla? Pero esta no es la nica microbiota con la cual convivimos da a da. En nuestro intestino residen alrededor de 1014 bacterias que, a diferencia de las de la piel, no son vctimas de un complot meditico que busca eliminarlas. Al contrario, se busca protegerlas porque se sabe que estn directamente relacionadas con la salud del individuo.

Un estudio reciente analiz la composicin de microorganismos en las diferentes regiones de la piel de individuos sanos. Se encontr que lugares del cuerpo fisiolgicamente similares contienen el mismo tipo de comunidades de bacterias y hongos. Estudios futuros tendrn que focalizarse en entender qu funciones cumplen los distintos grupos de microorganismos.

Segn la hiptesis de la higiene, en la era moderna el uso compulsivo de desinfectantes disminuy el contacto de los nios con los microorganismos durante su crecimiento. Esto afecta el normal desarrollo del sistema inmune y fomenta la proliferacin de enfermedades autoinmunes, como alergias y asma.

Tomando como modelo los productos prebiticos y probiticos diseados para promover el crecimiento de las poblaciones bacterianas del tracto digestivo, se podra pensar en cosmticos que acten promoviendo la microbiota de la piel. Para esto es fundamental aumentar nuestro conocimiento acerca de las comunidades bacterianas que habitan nuestra piel.

Ms informacin en E Pennisi, 2014, Building the Ultimate Yeast Genome, Science, 343, 6178:

1426-1429.

El cerebro humano: un mapa para gobernar a todos por Diego A Golombek para Ciencia Hoy el 01/10/2014. Publicado en Nmero 141.

En el principio fue el cerebro. Y luego vinieron los intentos para entenderlo. Dado que nuestro rgano de pensamiento es posiblemente el objeto ms complejo del universo conocido, la paradoja es que entender al cerebro no deja de darnos dolores de cabeza. Se ha calculado que el cerebro humano tiene unas 86.000 millones de neuronas y, obviamente, muchsimas ms conexiones y circuitos entre ellas. Nombrar a cada una de esas neuronas y sus circunstancias, seguirle los pasos e identificar sus charlas parece, por ahora, tarea imposible.

Por qu, entonces, no hacer un modelo digital de ese cerebro, montado en supercomputadoras, y simular as su funcionamiento, su respuesta a frmacos o el efecto de enfermedades? Ese es el objetivo del Proyecto Cerebro Humano (HBP, por su sigla en ingls), establecido en Suiza en 2013 y financiado por la Unin Europea. Muy financiado: unos 1200 millones de euros, repartidos entre diversas instituciones de investigacin. Convencidos de que la tarea era, cuanto menos, ciclpea, los investigadores comenzaron por modelizar, ms modestamente, el cerebro de ratones, y andan mostrando cablecitos (digitales) de colores por el mundo. El problema para muchos cientficos es el propio proyecto; ms que de cables, para ellos se compone de espejitos de colores, pues tal vez sea demasiado prematuro plantear un proyecto de estas caractersticas. Del otro lado del Atlntico, los Estados Unidos tambin tienen su proyecto de mapeo cerebral, pomposamente llamado Iniciativa BRAIN (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies), lanzada por el presidente Barack Obama en 2013, que pretende develar la actividad real de cada una de las neuronas del cerebro humano, lo que llevara por lo menos diez aos. Ya le llegar su turno, pero el que est ahora envuelto en polmicas es el proyecto europeo.

Efectivamente, hecho el proyecto, hecha la controversia: ya desde el comienzo hubo voces disidentes acerca de los objetivos del HBP que, segn decan, se presentaba como un proyecto de neurociencias cuando en realidad se trataba de un esfuerzo informtico de dudosa aplicacin. Estall con una carta pblica firmada por unos 130 neurocientficos que se quejaron abiertamente no solo de la ciencia sino, ms precisamente, de la forma de tomar decisiones y de la gobernabilidad del proyecto. En particular, mostraron preocupacin por la relativa falta de inters en temas de neurociencia cognitiva (la conciencia, el pensamiento y otras). Ms an: se mostraron dispuestos a boicotear el HBP y a convencer a la Unin Europea de que estaba tirando la plata. Pidieron una revisin completa del proyecto y, eventualmente, ciruga mayor en su forma de encarar las investigaciones.

Los defensores argumentan que el objetivo no es la neurociencia bsica sino el desarrollo de tecnologas de la informacin que permitan entender la enorme cantidad de datos que vienen de ir conociendo el cerebro. Hubo una respuesta oficial por parte del HBP pidiendo algo de tiempo para poder evaluar mejor la iniciativa despus de todo, la simulacin lleva

menos de un ao y prometiendo informes anuales que verdaderamente den cuenta de los avances que se vayan produciendo.

Mientras tanto, las firmas contra el HBP se acumulan; ya van unas 800 que demandan transparencia y rendicin de cuentas. El mismo proyecto ha llegado a proponer, irnicamente, que se haga un petitorio en su apoyo, es decir, se declar una verdadera guerra de firmas. Mientras tanto, nuestro cerebro espera paciente a ser mejor conocido.

Lecturas SugeridasLecturas SugeridasLecturas SugeridasLecturas Sugeridas

HERCULANO-HOUZEL S, 2012, The remarkable, yet not extraordinary, human brain as a scaledup primate brain and its associated cost, Proceedings of the National Academy of Science USA, 109, Supplement 1: 1066110668.

La imitacin en la naturaleza por Anala A Lanteri, Mara Guadalupe del Ro para Ciencia Hoy el 01/06/2014. Publicado en Nmero 138.

Insectos que a primera vista parecen pequeos troncos, culebras inofensivas que se asemejan a vboras venenosas, moscas que se confunden con avispas, escarabajos que pasan por hormigas, ranas que son tanto ms coloridas cuanto ms ponzoosas: qu sentido tiene todo eso en la naturaleza?

A lo largo de ms de 3500 millones de aos de evolucin biolgica, las especies han adquirido diferentes modalidades para sobrevivir, dejar descendencia y colonizar nuevos ambientes. Algunas de las ms sorprendentes de esas modalidades son el mimetismo, el camuflaje y el aposematismo, modos de imitacin que pueden observarse en forma simultnea o sucesiva en diferentes momentos del ciclo biolgico de una especie. En algunos casos dieron lugar a complejos fenmenos de adaptacin recproca y coevolucin de dos o ms especies.

Mimetismo, camuflaje Mimetismo, camuflaje Mimetismo, camuflaje Mimetismo, camuflaje y aposematismoy aposematismoy aposematismoy aposematismo

El mimetismo es la capacidad de ciertas plantas o animales de asemejarse a individuos de otras especies que habitan en su mismo ambiente. La adquirieron porque les proporciona alguna ventaja

adaptativa, por ejemplo, ante posibles predadores. Es una situacin compleja, en la que se puede distinguir una especie que llamamos modelo imitada por otra u otras que llamamos mimos. Las especies modelo tienen caractersticas que les confieren ciertas ventajas o las protegen de determinados peligros. Los mimos carecen de esas caractersticas y las obtienen, justamente, por mimetismo. Las semejanzas entre modelos y mimos pueden consistir en rasgos morfolgicos percibidos visualmente por los predadores, pero tambin pueden ser caractersticas auditivas, olfativas, tctiles o de comportamiento. Son caracteres que aparecieron como resultado del proceso de seleccin natural.

Hymenopus coronatus sobre una orqudea. Foto Luc Viatour, Wikimedia Commons.

Con frecuencia el mimetismo se toma como sinnimo del camuflaje tambin llamado cripsis, pero en sentido estricto se trata de fenmenos diferentes. En el primero distintas especies se parecen entre ellas, en tanto que en el camuflaje se asemejan a su ambiente y pasan as inadvertidas. Algunos de los ejemplos ms llamativos de camuflaje se observan en insectos ortpteros (saltamontes, langostas, tucuras), mantodeos (mamborets o tata dios, figura de portada) y fsmidos (bichos palo) que habitan en las selvas tropicales y subtropicales del planeta e imitan las formas y los colores de hojas y ramas (figura 1).

La tinta que los calamares liberan al huir de sus predadores no solo tiene el efecto de ocultarlos a la vista; contiene adems sustancias que engaan el olfato de los peces. Otro mecanismo de escape, que podra considerarse un camuflaje no visual, se advierte en algunas polillas, que emiten ondas ultrasnicas y confunden con ellas a los murcilagos cuando estos intentan detectarlas por el eco de los chillidos que emiten, es decir, por ecolocalizacin.

Un fenmeno frecuentemente asociado al mimetismo es el aposematismo, trmino que refiere a los rasgos llamativos exhibidos por ciertos organismos que actan como seales de advertencia a sus enemigos. Esas seales pueden ser percibidas por distintos sentidos, y consistir en colores intensos y brillantes, o en sonidos como los que emiten las serpientes de cascabel, e incluso en movimientos ostentosos que se advierten como peligros.

Figura 1. Camuflaje en insectos: el fsmido o bicho palo de la especie Acrophylla titan, natural de

Australia, imita una pequea rama seca.

As, las ranas de la familia Dendrobatidae tienen una coloracin que es tanto ms intensa cuanto ms peligroso es su veneno (figura 2), y varias especies de mariposas, como la monarca y la virrey, que poseen compuestos txicos para las aves que se alimentan de ellas, tienen colores llamativos. En mariposas, el aposematismo es frecuente tanto en el estado adulto como en el de larva u oruga. La oruga de la mariposa Papilio glaucus posee en su trax unas manchas con forma de ojos, que le dan aspecto de serpiente. En la pupa de esa especie se constata tambin el fenmeno de camuflaje, dado que se asemejan a una rama quebrada (figura 3). Ntese en este ejemplo cmo un organismo se vale de diferentes formas de proteccin a lo largo de su vida.

Los eclogos distinguen dos tipos principales de mimetismo, definidos respectivamente por el britnico Henry Walter Bates (1825-1892) en 1862 y por el alemn Fritz Mller (1821-1897) en 1879. El mimetismo batesiano consiste en que una o ms especies inofensivas imitan los patrones de una especie venenosa o de sabor desagradable. El mimetismo mlleriano se refiere a especies venenosas que advierten su peligrosidad utilizando colores similares, y as obtienen un beneficio mutuo por la generalizacin del signo de peligro.

Uno de los casos mejor conocidos de mimetismo batesiano en vertebrados se observa en la vbora coral y la culebra falsa coral, cuyos colores son muy semejantes (figura 4).

Tambin se conocen ejemplos de mimetismo batesiano de invertebrados que remedan vertebrados. Tal es el caso de las orugas de polillas de la familia Sphingidae, denominadas vulgarmente orugas vbora. Son de hbitos nocturnos y pasan normalmente inadvertidas gracias a una coloracin que no salta a la vista, pero cuando se sienten amenazadas por algn predador, se cuelgan cabeza abajo y dilatan la parte anterior de su cuerpo, con lo que adquieren la apariencia de una vbora, con ojos negros, escamas y orificios nasales.

Figura 3. La imitacin en dos estados inmaduros de la mariposa Papilio glaucus. Arriba: mimetismo en estado de larva u oruga, con manchas en forma de ojos en el trax que le confieren aspecto de serpiente. Foto thingsbiological.wordpress.com. Abajo: camuflaje en estado de pupa o crislida, por el que se asemeja a una rama quebrada. Foto www.ukbutterflies.co.uk

El pulpo Thaumoctopus mimicus, descubierto en las costas de Indonesia en 1998, imita con su coloracin y con el movimiento ondulatorio de sus brazos a varias especies de peces, serpientes, anmonas, cangrejos y estrellas de mar que comparten el mismo ambiente, todas ellas venenosas en diferente grado. En este caso, lo que ms llam la atencin de los investigadores es el gran nmero de especies modelo. Por su lado, el pez Stalix histrio, cuya vida adulta transcurre en una madriguera en la arena, se comporta como un mimo oportunista con relacin a dicho pulpo, pues la similitud con el color de este le permite deslizarse entre los brazos sin ser advertido cuando sale de su guarida para alimentarse.

Figura 4. Serpiente coral (izquierda) y culebra falsa coral (derecha). Fotos Wikimedia Commons

El mimetismo es muy comn en insectos, muchos de los cuales adquirieron la apariencia y el comportamiento de especies venenosas. En los casos de mimetismo batesiano las especies modelo son frecuentemente himenpteros abejas o avispas, que utilizan aguijones para defenderse, y los mimos son moscas inofensivas de las familias Syrphidae y Bombyliidae, parecidas a los modelos pero sin aguijones. Por ejemplo, la mosca de las flores (Milesia undulata) imita al avispn Vespa crabro, que posee un poderoso veneno y colores aposemticos (figura 5).

Figura 5. Ejemplo de mimetismo batesiano. La mosca inofensiva Milesia undulata (arriba) imita al avispn Vespa cabro (abajo), protegido de predadores por su poderoso veneno.

Entre los colepteros (o cascarudos) se han reparado numerosos casos de mimetismo batesiano en que las especies modelo son hormigas o avispas matacaballos (Pepsis sp.). La imitacin de hormigas por distintas especies de escarabajos inofensivos se denomina mirmecofilia. Los insectos mirmecfilos suelen vivir en los hormigueros e imitar no solo los caracteres morfolgicos de las hormigas sino, tambin, sus olores y movimientos. De ese modo pasan inadvertidos y obtienen refugio, alimento y proteccin. Como se aprecia, los usos del mimetismo van ms all de evadir predadores.

Las autoras de este artculo estudiamos dos casos de mimetismo batesiano entre avispas y gorgojos que habitan en las mismas reas del nordeste de Brasil. El gorgojo Trichaptus mutillarius imita avispas del gnero Hoplomutilla y el gorgojo Curiades boisduvali imita avispas del gnero Dasymutilla. Las especies imitadas son insectos solitarios que pueblan ambientes ridos de zonas tropicales y subtropicales, y producen picaduras muy dolorosas para humanos y animales. Tambin observamos que dos especies de bicho taladro (Compsosoma mutillarium y C. geayi), que viven en la misma rea que el gorgojo T. mutillarius, igualmente imitan a las avispas de dicho gnero Hoplomutilla (figura 6). Los gorgojos son insectos inofensivos para la salud del hombre y otros animales, pues se alimentan de distintas especies de plantas. Al imitar insectos venenosos, como son las avispas de la familia Mutillidae, adquieren una ventaja ante sus predadores.

Figura 6. Dos colepteros, respectivamente de los gneros Trichaptus (gorgojo, a la izquierda) y Compsosoma (bicho taladro, al centro), imitan el patrn de una avispa del gnero Hoplomutilla (derecha), que produce picaduras muy dolorosas.

La evolucin ha dotado a las plantas del gnero Passiflora (flores de la pasin o pasionarias) de mecanismos defensivos para atenuar los efectos del ataque de insectos que consumen sus hojas. Uno de ellos es tener flores muy pequeas y protuberantes, del color de los huevos de las mariposas Heliconius, cuyas hembras evitan poner gran cantidad de huevos en una misma planta. Otro mecanismo es producir exudaciones azucaradas que atraen a hormigas, las cuales, al atacar diversas especies de insectos que se alimentan de las flores, hojas o frutos de pasionarias, protegen a la planta de esos insectos.

En el mimetismo mlleriano, dos o ms especies con los mismos predadores adquieren evolutivamente similares seales de advertencia. Esos predadores por ejemplo, aves que se alimentan de insectos aprenden a reconocer qu presas deben ser evitadas, y aunque en ese aprendizaje cometan algunos errores, les bastar poder advertir las caractersticas llamativas de una sola presa a evitar, para excluir a cualquiera que se le parezca. De esta manera, cada una de las especies con caractersticas similares, que en conjunto llamamos grupo mlleriano, se ver beneficiada.

Adems de actuar como modelo para los gorgojos, avispas Dasymutilla participan de grupos mllerianos integrados por especies de hormigas densamente pilosas. Se ha observado que estas avispas, cuyas hembras han perdido las alas y anidan en el suelo, comparten su ambiente con otros insectos ponzoosos de morfologa similar: las hormigas. La imitacin recproca de hormigas y avispas es beneficiosa para ambos grupos, pues en caso de que sus poblaciones se vean afectadas por algn factor adverso, el efecto negativo sobre cada una de ellas ser menor.

Figura 7. Mimetismo mlleriano en mariposas de la familia Nymphalidae, pertenecientes a especies lejanamente emparentadas pero con patrones de coloracin similares en sus alas: Heliconius numata (arriba) y Melinaea mneme (abajo).

Uno de los ejemplos de mimetismo mlleriano mejor estudiados incluye varias especies de mariposas del gnero Heliconius que se alimentan de las citadas pasionarias. Al consumir las hojas de esas plantas los insectos adquieren compuestos txicos que los protegen de las aves predadoras. Se conocen unas 43 especies y cientos de subespecies de mariposas Heliconius que habitan zonas tropicales del Nuevo Mundo y exhiben una sorprendente diversidad de patrones de coloracin en las alas. A su vez, se han identificado grupos mllerianos formados por especies lejanamente emparentadas pero con patrones cromticos similares. Por ejemplo, la mariposa Heliconius numata presenta siete patrones distintos de coloracin de alas, algunos de los cuales imitan los de la mariposa Melinaea mneme, especie afn a la monarca (figura 7). Al igual que en el caso de las hormigas pilosas con las hembras de avispas de la familia Mutillidae, la imitacin de especies de mariposas con similar patrn de coloracin resulta beneficiosa para todas ellas.

En 2012, un equipo de ochenta investigadores agrupados en el Consorcio del genoma de Heliconius descubri las bases genticas del mimetismo mlleriano de esas mariposas. La clave del polimorfismo observado en ellas estara en un grupo de genes que se hereda en conjunto, denominado supergen P. Cada una de las combinaciones de variantes de genes (o alelos) que componen ese supergen controlara un patrn especfico de color de alas.

CoevolucinCoevolucinCoevolucinCoevolucin

Figura 8. Ejemplo de coevolucin. En las orqudeas abeja, las flores se asemejan al abdomen de las hembras de las abejas que las polinizan. La foto de la izquierda muestra el macho de una abeja polinizando la orqudea Ophrys apifera; la de la derecha, una especie de orqudea (Ophrys speculum) con flores azuladas que remedan el reflejo del cielo en las alas de las abejas polinizadoras.

Un fenmeno relacionado con los anteriores es la coevolucin. El trmino fue acuado en 1964 por el bilogo Paul R Ehrlich, de la Universidad de Stanford, y el botnico Peter Raven, del Missouri Botanical Garden, quienes lo definieron como la evolucin de dos o ms especies en un proceso selectivo recproco. En ese proceso se producen interacciones que van desde el parasitismo, por el que una especie se beneficia y la otra se perjudica, hasta el mutualismo, por el que ambas especies se benefician. Algunos de los casos mejor estudiados de coevolucin se refieren a plantas con flores entre ellas las mencionadas pasionarias y sus insectos polinizadores. La mayora de las pasionarias tienen estructuras florales que necesitan la participacin de abejas, abejorros, avispas, colibrs o murcilagos determinados para ser polinizadas eficazmente. Por ejemplo, el colibr de pico alargado (Ensifera ensifera) habra coevolucionado con la pasionaria Passiflora mixta, cuyas flores de forma

muy alargada solo pueden ser polinizadas por esas aves.

La relacin de ciertas especies de orqudeas con las abejas que las polinizan constituye otro ejemplo de coevolucin de plantas e insectos (figura 8). Las abejas macho vuelan hacia las orqudeas abeja (Ophrys apifera) atradas por su forma, por su color y por una sustancia mimtica de las feromonas del insecto, y realizan un intento de cpula con las flores, lo que contribuye a la polinizacin de la planta. Las flores azuladas de la orqudea Ophrys speculum imitan el reflejo del color azulado en las alas de las abejas vistas contra el cielo.

Uno de los casos ms sorprendentes de coevolucin de plantas y sus polinizadores es el de las higueras (Ficus spp.) y las diminutas avispas de la familia Agaonidae. Es una relacin mutualista, pues las higueras dependen exclusivamente de ciertas especies de avispas para su polinizacin, en tanto que los insectos dependen de las higueras para su reproduccin, pues las larvas de la avispa se desarrollan en las inflorescencias de las higueras. El ciclo comienza cuando la avispa hembra deposita sus huevos dentro de los ovarios de las flores, para lo que atraviesa el pistilo con un rgano llamado ovipositor. La coadaptacin alcanzada durante millones de aos es tal que cuando el largo de los estilos de las flores vara, cambia el largo del ovipositor de las avispas.

Lecturas SugeridasLecturas SugeridasLecturas SugeridasLecturas Sugeridas

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