Las avispas que domesticaron los virus

Si pincha el ovario de una avispa llamada Microplitis demolitor, los virus brotan en grandes cantidades, brillando como pasta de dientes azul iridiscente. ¡°Es muy bonito y asombroso que haya tantos virus ah¨ª dentro¡±, afirma Gaelen Burke, entom¨®logo de la Universidad de Georgia.

M. demolitor es un par¨¢sito que pone sus huevos en orugas, y las part¨ªculas de sus ovarios son virus ¡°domesticados¡± que han sido afinados para persistir inofensivamente en las avispas y servir a sus prop¨®sitos. Las part¨ªculas del virus se inyectan en la oruga a trav¨¦s del aguij¨®n de la avispa, junto con sus propios huevos. A continuaci¨®n, los virus vierten su contenido en las c¨¦lulas de la oruga, entregando genes que son diferentes a los de un virus normal. Estos genes suprimen el sistema inmunitario de la oruga y controlan su desarrollo, convirti¨¦ndola en un vivero inofensivo para las cr¨ªas de la avispa.

El mundo de los insectos est¨¢ lleno de especies de avispas par¨¢sitas que pasan su infancia comi¨¦ndose vivos a otros insectos. Y por razones que los cient¨ªficos no acaban de comprender, en repetidas ocasiones han adoptado y domesticado virus salvajes causantes de enfermedades y los han convertido en armas biol¨®gicas. Ya se han descrito media docena de ejemplos, y las nuevas investigaciones apuntan a muchos m¨¢s.

Estudiando los virus en distintas fases de domesticaci¨®n, los investigadores est¨¢n desentra?ando c¨®mo se desarrolla el proceso.

Socios en la diversificaci¨®n

El ejemplo por excelencia de un virus domesticado por una avispa es el grupo de los bracovirus, que se cree descienden de un virus que infect¨® a una avispa, o a su oruga hu¨¦sped, hace unos 100 millones de a?os. Ese antiguo virus empalm¨® su ADN en el genoma de la avispa. A partir de entonces, form¨® parte de la avispa, transmiti¨¦ndose a cada nueva generaci¨®n.

Con el tiempo, las avispas se diversificaron en nuevas especies, y sus virus se diversificaron con ellas. Los bracovirus se encuentran ahora en unas 50.000 especies de avispas, incluida M. demolitor. Otros virus domesticados descienden de distintos virus salvajes que entraron en los genomas de las avispas en distintas ¨¦pocas.

Los investigadores debaten si los virus domesticados deber¨ªan llamarse virus. ¡°Algunos dicen que sigue siendo un virus; otros, que est¨¢ integrado y forma parte de la avispa¡±, explica Marcel Dicke, ec¨®logo de la Universidad de Wageningen, en los Pa¨ªses Bajos, que describi¨® c¨®mo los virus domesticados afectan indirectamente a las plantas y otros organismos en un art¨ªculo publicado en 2020 en el Annual Review of Entomology.

A medida que el compuesto avispa-virus evoluciona, el genoma del virus se dispersa por el ADN de la avispa. Algunos genes se descomponen, pero se conserva un conjunto b¨¢sico: los esenciales para fabricar las part¨ªculas infecciosas del virus original. ¡°Las partes se encuentran en lugares diferentes del genoma de la avispa. Pero a¨²n pueden comunicarse entre s¨ª. Y siguen fabricando productos que cooperan entre s¨ª para crear part¨ªculas v¨ªricas¡±, explica Michael Strand, entom¨®logo de la Universidad de Georgia. Pero en lugar de contener un genoma v¨ªrico completo, como lo har¨ªa un virus salvaje, las part¨ªculas v¨ªricas domesticadas sirven como veh¨ªculos de entrega para las armas de la avispa.

Esas armas var¨ªan mucho. Algunas son prote¨ªnas, mientras que otras son genes en segmentos cortos de ADN. La mayor¨ªa se parecen poco a las de las avispas o los virus, por lo que no est¨¢ claro su origen. Y cambian constantemente, enzarzadas en carreras armament¨ªsticas evolutivas con las defensas de las orugas u otros hu¨¦spedes.

En muchos casos, los investigadores a¨²n no han descubierto ni siquiera qu¨¦ hacen los genes y prote¨ªnas dentro de los hu¨¦spedes de las avispas ni han demostrado que funcionen como armas. Pero han desentra?ado algunos detalles.

Por ejemplo, las avispas M. demolitor utilizan bracovirus para introducir un gen llamado glc1.8 en las c¨¦lulas inmunitarias de las orugas de las polillas. El gen glc1.8 hace que las c¨¦lulas inmunitarias infectadas produzcan una mucosidad que les impide adherirse a los huevos de la avispa. Otros genes de los bracovirus de M. demolitor obligan a las c¨¦lulas inmunitarias a suicidarse, mientras que otros impiden que las orugas asfixien a los par¨¢sitos en vainas de melanina.

Las avispas mantienen el control

Domesticar virus es probablemente una empresa peligrosa. Al fin y al cabo, los parientes silvestres de los virus domesticados pueden ser mortales, ya que obligan a las c¨¦lulas a producir part¨ªculas v¨ªricas y luego a estallar, liberando su contenido. Algunos de ellos hacen que las entra?as de los insectos se disuelvan. De hecho, incluso en la situaci¨®n domesticada, a veces las c¨¦lulas especializadas de los ovarios de las avispas deben estallar para liberar part¨ªculas v¨ªricas.

¡°La avispa tiene que encontrar una forma de controlar ese virus para que no infecte y mate a la propia avispa¡±, dice Kelsey Coffman, entom¨®loga de la Universidad de Tennessee.

?C¨®mo han evolucionado las avispas para controlar sus virus mascota? Lo m¨¢s importante es que los han castrado. Las part¨ªculas v¨ªricas no pueden reproducirse porque no contienen los genes cruciales para crear nuevas part¨ªculas v¨ªricas. Estos permanecen en el genoma de la avispa.

Las avispas tambi¨¦n controlan d¨®nde y cu¨¢ndo se producen las part¨ªculas del virus domesticado, presumiblemente para reducir el riesgo de que el virus se vuelva rebelde. Las part¨ªculas de bracovirus solo se producen en una cavidad del aparato reproductor de la hembra, y solo durante un tiempo limitado.

Y se han perdido por completo genes virales clave, de modo que los virus domesticados no pueden replicar su propio ADN. Esta p¨¦rdida se observa incluso en virus domesticados recientemente, lo que sugiere que se trata de un primer paso importante.

De hecho, cualquier gen v¨ªrico que no ayude a la avispa ir¨¢ acumulando mutaciones. En los bracovirus, ha pasado tanto tiempo que los genes no utilizados son irreconocibles. En los virus domesticados m¨¢s recientemente, los restos a¨²n pueden identificarse.

Un ¡°eslab¨®n perdido¡± al descubierto

Tener un genoma lleno de virus muertos no tiene nada de especial. Los virus saltan a los genomas animales todo el tiempo; incluso nuestro propio ADN est¨¢ plagado de sus restos. Pero solo se sabe que las avispas par¨¢sitas mantienen conjuntos enteros de genes que a¨²n funcionan juntos para construir part¨ªculas virales.

Los investigadores est¨¢n ansiosos por comprender c¨®mo se inician estas relaciones. En busca de pistas, algunos recurren a una peque?a avispa naranja llamada Diachasmimorpha longicaudata, que podr¨ªa estar en las primeras fases de domesticaci¨®n de un poxvirus. El poxvirus no es un verdadero virus domesticado porque su ADN no ha entrado en el genoma de la avispa. En su lugar, se replica por s¨ª solo en las gl¨¢ndulas venenosas de la avispa.

Al igual que otras avispas domadoras de virus, la D. longicaudata inyecta part¨ªculas v¨ªricas en su hu¨¦sped, que en este caso es un gusano de mosca de la fruta. Y Coffman y Burke, con el investigador Taylor Harrell, han demostrado que sin el poxvirus, la mayor¨ªa de las larvas de avispa mueren. Pero, a diferencia de los virus totalmente domesticados, el poxvirus tambi¨¦n se replica fuera de la avispa, produciendo nuevas part¨ªculas v¨ªricas en las c¨¦lulas del gusano. La avispa se beneficia del poxvirus, pero no lo controla totalmente.

Este d¨¦bil control podr¨ªa reflejar el tipo de virus con el que empezaron las avispas, dice Coffman. La mayor¨ªa de los virus domesticados descienden de tipos llamados nudivirus, que pueden integrarse en los genomas de las avispas con m¨¢s facilidad que los poxvirus.

Pero tambi¨¦n es posible que las avispas a¨²n no hayan tenido tiempo suficiente. De hecho, la asociaci¨®n avispa-poxvirus es tan nueva que solo parece estar presente en una especie de avispa. Incluso no est¨¢ presente en otra especie tan parecida que Coffman no se dio cuenta al principio de que ten¨ªa ambas avispas en su laboratorio.

Aun as¨ª, el virus est¨¢ aislado en determinados tejidos y solo se replica cuando los huevos se est¨¢n desarrollando, lo que podr¨ªa significar que D. longicaudata ya ha establecido algunas defensas. Los virus tambi¨¦n parecen estar perdiendo su capacidad de transmitirse sin la ayuda de la avispa. ¡°He probado alimentar a las moscas con una gran cantidad de virus y no parece que se infecten de esa manera¡±, dice Coffman.

El sistema poxvirus es apasionante, a?ade Coffman, porque se sabe muy poco sobre c¨®mo comienza la domesticaci¨®n de los virus. ¡°No podemos retroceder en el tiempo y saber c¨®mo empez¨®. Pero este sistema es nuevo. Tenemos esta instant¨¢nea de, se podr¨ªa decir, el eslab¨®n perdido¡±. Aunque nadie sabe con certeza por qu¨¦ se siguen domesticando los virus en las avispas par¨¢sitas, los investigadores sospechan que est¨¢ relacionado con su estilo de vida. Los par¨¢sitos internos viven en las entra?as de sus hu¨¦spedes, entornos peligrosos que intentan matarlos activamente. Desde el punto de vista de las avispas, los virus son como paquetes cargados de herramientas para resolver este grav¨ªsimo problema.

La avispa tiene que encontrar una forma de controlar ese virus para que no la infecte y la mate¡±

Kelsey Coffman, entom¨®loga de la Universidad de Tennessee.

Esta idea se ve respaldada por una investigaci¨®n realizada en 2023 en la que se analizaron los genomas de m¨¢s de 120 especies de avispas, hormigas y abejas. Los investigadores buscaron en estos genomas indicios de los tipos de virus que tienden a domesticarse. Dedujeron la presencia de virus domesticados detectando genes de virus que se han mantenido en un estado funcional a lo largo del tiempo evolutivo. Esta conservaci¨®n no ser¨ªa de esperar a menos que los genes ayudaran a las avispas a sobrevivir o reproducirse.

Como era de esperar, los insectos no par¨¢sitos mostraron pocos indicios de tener estos virus domesticados. Lo mismo ocurr¨ªa con los par¨¢sitos que se desarrollan en el exterior del cuerpo de sus hu¨¦spedes, donde el sistema inmunitario no puede atacarlos. Pero en los par¨¢sitos que se desarrollan en el interior de otros insectos ¡ªlos llamados endoparasitoides¡ª los virus domesticados parec¨ªan ser mucho m¨¢s comunes.

¡°Existe una conexi¨®n especial entre los virus y estos endoparasitoides¡±, afirma Julien Varaldi, bi¨®logo evolutivo de la Universidad Claude Bernard Lyon 1, en Francia, y uno de los autores del estudio. ¡°Sugiere que esos virus desempe?an un papel importante en la evoluci¨®n de este modo de vida¡±.

Y con cientos de miles de especies de avispas e incontables cepas de virus, hay muchas posibilidades de que ambas entidades formen equipo. Es, dice Strand, ¡°una caja de arena evolutiva llena de oportunidades¡±.

Art¨ªculo traducido por Debbie Ponchner. Este art¨ªculo apareci¨® originalmente en Knowable en espa?ol, una publicaci¨®n sin ¨¢nimo de lucro dedicada a poner el conocimiento cient¨ªfico al alcance de todos.

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