Casi la mitad de todos los insectos son herbívoros, pero sus dietas no consisten solo en material vegetal. No es raro que se introduzcan microorganismos potencialmente dañinos durante una fiesta. En un estudio publicado el 19 de enero en Biología Química Celular , los investigadores informan que estos insectos usan una estrategia irónica para resistir las infecciones microbianas. Una especie bacteriana que se encuentra comúnmente en el intestino del gusano de la hoja de algodón y otras polillas secreta un poderoso péptido antimicrobiano, matando a los competidores mientras defiende a su huésped contra los patógenos.
"Durante mucho tiempo se ha propuesto que las bacterias intestinales nativas son un componente importante de la defensa del huésped, pero hasta ahora, las especies responsables y el mecanismo molecular no se han demostrado claramente", dice el primer autor Yongqi Shao de la Universidad de Zhejiang. "Mostramos queEl éxito evolutivo de los insectos se basa parcialmente en una asociación simbiótica con los microbios intestinales, que evolucionaron conjuntamente con sus huéspedes durante millones de años ".
Los insectos son el grupo más grande de animales en la Tierra, con más de un millón de especies conocidas. Como los herbívoros más importantes del mundo, los insectos ingieren microbios que se encuentran comúnmente en las plantas o en el ambiente circundante, pero son notablemente resistentes a las infecciones. Evidencia crecientetanto en vertebrados como en invertebrados sugiere que las bacterias intestinales defienden a los huéspedes contra los microbios invasores, pero las especies que ejercen este efecto protector rara vez se han identificado, lo que deja claro el mecanismo de acción molecular.
Una pista sobre esta pregunta surgió mientras Shao y el autor principal del estudio Wilhelm Boland, del Instituto Max Planck de Ecología Química, estudiaban el gusano de la hoja de algodón Spodoptera littoralis que es uno de los herbívoros de insectos más extendidos en las regiones templadas y causa pérdidas económicas sustanciales en la producción de cultivos. Notaron que la composición de los microbios intestinales que colonizan esta plaga cambia drásticamente durante el desarrollo larvario. Mientras que las larvas jóvenes estaban habitadas por una variedadde virulento especies de Enterococcus las larvas más viejas estaban dominadas por E. mundtii que rara vez se ha documentado como un patógeno.
En base a estas observaciones intrigantes, los investigadores se propusieron identificar los factores que influyen en la composición de los microbios intestinales durante el desarrollo del insecto. Para ello, aislaron diferentes Enterococo especies de larvas de gusanos foliares de algodón y examinaron cómo compiten entre sí. Descubrieron que E. mundtii inhibió el crecimiento de otras especies bacterianas relacionadas al secretar un péptido antimicrobiano llamado mundticin KS. Si bien esta toxina era indetectable en larvas jóvenes, fue dramáticamenteaumentó en abundancia en las larvas más viejas debido a la expansión de la E. mundtii población, conformando el microbioma con sorprendente eficiencia.
"El antimicrobiano promueve la simbiosis al proporcionar una ventaja competitiva para E. mundtii lo que contribuye a su dominio en el microbioma intestinal, al tiempo que protege el gusano de la hoja de algodón contra los patógenos ", dice Boland." Esperamos que las asociaciones de protección con bacterias productoras de antibióticos sean una estrategia común de los insectos contra los invasores microbianos ".
En futuros estudios, los investigadores examinarán si existen mecanismos similares en otras especies de insectos y buscarán compuestos tóxicos adicionales que moldeen el microbioma durante el desarrollo del huésped. Al final, los hallazgos podrían tener implicaciones generalizadas para la agricultura y la salud. Por ejemplo,los péptidos antimicrobianos podrían usarse como conservantes de alimentos, y comprender el papel de los residentes intestinales indígenas podría contribuir al desarrollo de nuevas estrategias de biocontrol contra las plagas de insectos herbívoros.
"Nuestro estudio también proporciona enfoques interesantes para la investigación médica", dice Shao. "Muchos antibióticos convencionales se enfrentan a problemas cada vez mayores de resistencia. Como armas conservadas evolutivamente, las bacteriocinas tienen un gran potencial como alternativas a los antibióticos convencionales".
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