Los investigadores han revelado que las mantis religiosas mantis infectadas con gusanos del pelo parásitos son atraídas por la luz polarizada horizontalmente que se refleja fuertemente en la superficie del agua, lo que hace que entren al agua. En una primicia mundial, estos resultados de investigación demuestran quelos parásitos pueden manipular el sistema de percepción de la luz específico del huésped en su beneficio, lo que hace que el huésped se comporte de manera anormal.
Este descubrimiento fue realizado por un grupo de investigación internacional formado por el estudiante de posgrado OBAYASHI Nasono, el profesor asociado SAKURA Midori y el profesor asociado SATO Takuya de la Escuela de Ciencias de la Universidad de Kobe, el profesor asociado IWATANI Yasushi Facultad de Ciencia y Tecnología, Universidad de Hirosaki,Profesor TAMOTSU Satoshi Centro de Ciencias KYOUSEI para la Vida y la Naturaleza, Universidad de Mujeres de Nara y Dr. CHIU Ming-Chung Universidad Nacional de Educación de Changhua, Taiwán.
Estos resultados de la investigación se publicaron en la revista científica Biología actual el 21 de junio de 2021.
Puntos principales
- El parásito del gusano del pelo vive dentro del cuerpo de un insecto huésped como las mantis y los grillos que habitualmente habita en bosques y praderas. Cuando el gusano del pelo alcanza la madurez, induce al huésped a entrar en el agua incluidos los estanques y ríos, donde el gusano del pelorazas, completando así su ciclo de vida.
- La forma en que el gusano del pelo hace que su huésped ingrese al agua ha desconcertado a los investigadores durante más de 100 años.
- Un experimento de dos opciones realizado en un laboratorio reveló que un mayor porcentaje de mantis infectadas por un gusano del pelo fueron atraídas por la luz polarizada horizontalmente * 1 en comparación con los individuos no infectados.
- En el experimento al aire libre, un mayor número de mantis infectadas entró en la piscina profunda que reflejaba fuertemente la luz horizontal que en la piscina poco profunda que reflejaba la luz débilmente polarizada.
- Existe una gran posibilidad de que los gusanos de pelo induzcan al huésped a entrar en el agua manipulando la percepción del huésped de la luz polarizada horizontalmente.
antecedentes de investigación
Normalmente, la morfología y el comportamiento de un animal están regulados para beneficiar la supervivencia y reproducción del individuo. Sin embargo, aproximadamente el 40% de los organismos terrestres son parásitos y se dice que todos los animales salvajes tienen al menos un tipo de parásito. En otras palabras, varios cambios anatómicos y comportamientos observados en los animales salvajes podrían verse fuertemente influenciados por los parásitos. Sorprendentemente, hay muchas especies de parásitos que pueden alterar aspectos de la morfología y el comportamiento de su huésped manipulación del huésped para su propio beneficio es decir, para aumentar el número de parásitos.Los parásitos que manipulan a sus huéspedes son un buen ejemplo de un fenotipo extendido * 2 y han llegado a fascinar a muchos biólogos.
Un fenómeno conocido por el cual el parásito manipula el comportamiento del huésped se puede ver en los gusanos del pelo. Los gusanos del pelo son parásitos nematomorfos que viven dentro de insectos como las mantis y los grillos de los camellos conocidos como el 'anfitrión'. Sin embargo, los gusanos del pelo se reproducen en ríos y estanques, por lo que para moverse en estos entornos, manipulan al huésped para que salte al agua. Investigaciones anteriores han sugerido que el brillo de la luz reflejada intensidad de la luz en la superficie del agua atrae al huésped, lo que hace queSin embargo, aparte de las superficies de los ríos y estanques, hay muchos otros entornos luminosos y casos en la naturaleza, incluidos los huecos de los bosques, los hábitats de arena brillante y los pastizales que reflejan la luz del sol o la luna. Si el anfitrión se sintiera atraído por cada ocurrencia de luz brillanteluz en la naturaleza, entonces la manipulación del anfitrión fallaría. Por lo tanto, este comportamiento de entrar en el agua no puede explicarse suficientemente en términos de mera atracción a lae luz.
La luz polarizada * 3 es un tipo de luz donde el campo eléctrico de la onda de luz oscila en una sola dirección. La luz reflejada en la superficie de una masa de agua contiene mucha luz polarizada horizontalmente, y se hase ha demostrado en los últimos años que muchos artrópodos utilizan esta luz polarizada horizontalmente para buscar o evitar el agua.
Los investigadores plantearon la hipótesis de que el huésped, manipulado por el gusano del pelo, es atraído por la luz polarizada horizontalmente y entra al agua.
Metodología de investigación y resultados
Para investigar esta hipótesis, los investigadores comenzaron realizando experimentos de laboratorio para ver si las mantis la especie de mantis religiosa asiática Hierodula patellifera , en lo sucesivo denominadas 'mantis infectadas' infectadas por un parásito del gusano del pelo cordodios sp. Y las mantis no infectadas de la misma especie serían atraídas por la luz polarizada horizontalmente.Los experimentos se realizaron utilizando un cilindro dividido en tres secciones, con una sección de luz polarizada en un extremo y una sección de luz no polarizada en el otro.La mántide se colocó en la sección central, y su ubicación se registró después de que hubieran transcurrido 10 minutos es decir, si se había movido o no a las secciones de luz polarizadas o no polarizadas.En el transcurso de estas pruebas de dos opciones, se utilizaron cuatro intensidades de luz diferentes estas correspondían al crepúsculo: ~ 150 lux, clima nublado: 2000 y 6000 lux, y clima soleado: 15,000 lux para investigar si el brillo afectaba el porcentajede individuos atraídos por la luz polarizada.
Los resultados revelaron que un porcentaje más alto de mantis infectadas eligió la luz polarizada en comparación con los individuos no infectados. Entre las opciones de luz polarizada, hubo una tendencia particularmente alta a elegir luz polarizada de más de 2000 lux. Por el contrario, las mantis no tendieronpara elegir la sección de luz polarizada si el ángulo de polarización se cambió a vertical, independientemente de la intensidad de la luz y su estado de infección. A partir de estos resultados, se puede concluir que las mantis infectadas por parásitos del gusano del pelo son atraídas por la luz polarizada horizontalmente.
A continuación, el grupo de investigación llevó a cabo experimentos al aire libre para investigar si las mantis infectadas saltarían a una piscina que reflejaba una luz fuerte polarizada horizontalmente. Los experimentos se llevaron a cabo en un área cultivada perteneciente al Centro de Educación e Investigación de Recursos Alimentarios, Escuela de GraduadosCiencias Agrícolas, Universidad de Kobe. Se instaló un recinto de malla que contenía dos piscinas: la piscina A, que refleja una luz tenue pero polarizada horizontalmente baja intensidad de luz, y la piscina B, donde la reflexión de la superficie era más brillante intensidad de luz fuerte pero polarizada débilmente.
Los investigadores liberaron las mantis infectadas en un árbol ubicado entre las dos piscinas y observaron la entrada de los insectos al agua a través de imágenes de video capturadas por cámaras fijas.
Entre las 16 mantis infectadas que exhibieron este comportamiento, 14 individuos ingresaron al Grupo A, que reflejaba fuertemente la luz polarizada horizontalmente. Por lo tanto, con base en los resultados de los experimentos de laboratorio y al aire libre, se puede concluir que las mantis infectadas son inducidas por laluz polarizada para saltar al agua.
Otro descubrimiento interesante hecho por este estudio es que muchas mantis infectadas entraron al agua alrededor del mediodía. En los experimentos de laboratorio, se midió la distancia caminada por las mantis y se encontró que las mantis infectadas caminaban más durante el mediodía. Esto presenta una nueva posibilidadque el ritmo circadiano del hospedador o del parásito puede estar involucrado en el aumento tanto de la atracción del hospedador por la luz polarizada horizontalmente como del nivel de actividad del hospedador, lo que en última instancia induce un comportamiento de entrada de agua en un momento específico del día.
Importancia de la investigación y nuevos desarrollos
En la naturaleza, los animales han desarrollado diversas habilidades para percibir la intensidad, el color, el tono y la polarización de la luz. Estos resultados de investigación muestran, por primera vez en el mundo, que los parásitos pueden manipular hábilmente estas habilidades para hacer que el animal anfitrión exhibacomportamientos que benefician al parásito.
Este grupo de investigación ha comenzado recientemente a investigar qué tipo de mecanismo tienen las mantis no infectadas para percibir la luz polarizada horizontalmente. También están tratando de averiguar cómo los gusanos de pelo manipulan este mecanismo. Iluminar estos aspectos no solo nos permitirá comprender la manipulación del comportamiento parasitario, sino quetambién contribuyen al desarrollo de nuevos métodos para controlar el comportamiento animal.
Glosario
1. Luz polarizada horizontalmente : La polarización lineal es cuando las ondas electromagnéticas de luz solo van en una dirección por ejemplo, horizontal o vertical. La luz reflejada en la superficie del agua contiene luz polarizada horizontalmente. Los cuerpos de agua reflejan un mayor nivel de luz polarizada horizontalmente cuanto más profundoy más oscuro es el fondo.
2. Fenotipo extendido : La idea principal de este concepto biológico es que los genes de un organismo individual no solo afectan la morfología y el comportamiento expresado del individuo, sino que tienen un impacto extendido en otros individuos y el entorno circundante. A través de la manipulación del hospedador, los genes de un parásito afectan la morfología del hospedadoro comportamiento expresado. Este es un ejemplo de un fenotipo extendido.
3. Luz polarizada : La luz que irradia el Sol no está polarizada. Sin embargo, cuando esta luz es reflejada por ejemplo, por moléculas y objetos sobre la atmósfera o por la superficie de un cuerpo de agua, la dirección de algunas de las ondas electromagnéticas se vuelvelinealmente polarizados es decir, corren en una dirección, lo que hace que la luz se polarice hasta cierto punto.
Video: http://www.youtube.com/watch?v=ci42nMom988
Esta investigación se llevó a cabo con fondos de las subvenciones KAKENHI de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia JSPS 19K22457, 19H04925 y 19H04934 y el Fondo de la Universidad de Kobe para la Promoción de la Investigación Internacional Conjunta.
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