Lástima los pobres incautos camponotus que involuntariamente resulta infectada con esporas diseminadas por un hongo parasitario en el género Cordyceps., Las esporas se adhieren a la hormiga y germinan, propagándose a través del cuerpo del huésped a través de largos zarcillos llamados micelios. Cordyceps esencialmente convierte a su huésped en un esclavo zombi, obligando a la hormiga a subir a la parte superior de la planta más cercana y sujetar sus diminutas mandíbulas en un agarre mortal alrededor de una hoja o rama.

el hongo luego devora lentamente a la hormiga, brotando a través de su cabeza en una indignidad final. Luego los crecimientos bulbosos en los extremos del micelio estallan, liberando aún más esporas en el aire, para infectar a las hormigas aún más desprevenidas., No es una buena manera de hacerlo: todo el proceso puede tardar de cuatro a 14 días.

hay más de 400 especies diferentes de hongos Cordyceps, cada uno dirigido a una especie particular de insecto, ya sean hormigas, libélulas, cucarachas, pulgones o escarabajos. El aspecto de zombificación ha hecho del hongo un favorito de los documentales de naturaleza. También se ha abierto camino en la cultura popular, como el videojuego zombie-apocalypse, The Last of Us (2013), en el que un hongo parásito Muta para que también infecte a los humanos., Pero los científicos están interesados en estudiar Cordyceps para aprender más sobre los orígenes y los mecanismos intrincados detrás de este tipo de enfermedades basadas en patógenos.

titiritero parásito

David Hughes, entomólogo de la Universidad Estatal de Pensilvania, ha estado estudiando la fascinante relación entre las hormigas carpinteras y su compañero parásito, Ophiocordyceps unilateralis, durante años, con la esperanza de aprender más sobre cómo el hongo controla a su huésped condenado., Investigaciones previas mostraron que la zombificación podría deberse a la liberación de un químico especial que hace que los músculos en las mandíbulas de las hormigas infectadas se contraigan con fuerza para esa mordedura de agarre mortal.

en 2017, el Prof. Hughes y su equipo escanearon rebanadas ultrafinas de hormigas infectadas bajo un poderoso microscopio para construir un modelo 3D, marcando cuidadosamente qué partes eran hormigas y cuáles eran hongos. Eso les dio una visión mucho más detallada de lo que estaba sucediendo estructuralmente a nivel celular. Encontraron un porcentaje sorprendentemente alto de células fúngicas en los cuerpos de las hormigas., Las células se concentraron directamente fuera del cerebro sin penetrar en el cerebro.

En cambio, las células fúngicas formaron una elaborada Red 3D interconectada, lo que les permitió comunicarse entre sí e intercambiar nutrientes. Esencialmente cortan el cerebro del resto del cuerpo de la hormiga, para que las células en red puedan controlar su comportamiento. Como escribió Ed Yong en The Atlantic, «La hormiga termina su vida como prisionera en su propio cuerpo. Su cerebro todavía está en el asiento del conductor, pero el hongo tiene la rueda.,»

«Su cerebro todavía está en el asiento del conductor, pero el hongo tiene la rueda.»

ahora, el laboratorio Hughes está de vuelta con un nuevo artículo en Biología Experimental. Este último estudio «nos da una imagen más amplia de las interacciones hongo-huésped que están ocurriendo en los músculos de la mandíbula de las hormigas infectadas en el momento de morder», dijo Colleen Mangold de Penn State, coautora del artículo. Esas interacciones son probablemente lo que está detrás de esa mordedura de agarre mortal, ya que el hongo en realidad no se adhiere directamente al cerebro de una hormiga infectada., Más bien, rompe la membrana que cubre las fibras musculares de la mandíbula, causando contracciones lo suficientemente fuertes como para dañar o destruir los filamentos musculares que se deslizan entre sí cuando los músculos se contraen.

dado que este hongo en particular prospera en ambientes cálidos y húmedos (Brasil o Carolina del Sur), los científicos de U-Penn recrearon un ambiente similar en el laboratorio. Recolectaron esporas de hormigas infectadas y las inyectaron en hormigas sanas en el laboratorio. El truco aquí era determinar la dosis correcta de esporas.,

«Si inyectamos muy pocas esporas, la hormiga puede combatir la infección», dijo Mangold. «Sin embargo, si inyectamos demasiadas, la hormiga podría morir poco después de la inoculación sin ningún cambio de comportamiento. Así que tuvimos que encontrar una dosis en algún punto intermedio.»

el ambiente de laboratorio fue diseñado para parecerse a las condiciones de libre itinerancia, no a un nido de Colonia de hormigas. «El hongo es incapaz de desarrollarse a una etapa madura e infecciosa dentro de los nidos de hormigas», dijo Mangold., «Esto se debe probablemente al hecho de que las hormigas sanas a veces eliminan físicamente a las hormigas infectadas del nido, y/o las condiciones dentro del nido, como la humedad o la temperatura, no son óptimas para el crecimiento de hongos. Cuando una hormiga infectada está lejos del nido, el hongo puede crecer y madurar, y se pueden liberar esporas infecciosas.»

músculos bajo el microscopio

mientras los insectos infectados morían, Mangold et al. los congeló y quitó los músculos de la mandíbula para preservarlos. Luego estudiaron esos tejidos bajo un microscopio electrónico de barrido (SEM)., Esas imágenes mostraron claramente que los filamentos del hongo penetraban el tejido muscular, pero las uniones neuromusculares—donde las señales nerviosas del cerebro ingresaban a los músculos para controlar su movimiento—permanecieron intactas, lo que indica que el hongo no está afectando directamente el cerebro de una hormiga infectada. El equipo también observó extrañas partículas en forma de vesícula adheridas al tejido infectado, aunque no está claro si están siendo producidas por el hongo o por la hormiga huésped.

el equipo intentará aislar las vesículas en forma de cuentas para aprender un poco más sobre ellas., «Queremos saber si provienen del hongo o del huésped y qué se envasa dentro de ellos», dijo Mangold. Si las vesículas provienen del hongo, eso sugeriría que lo que está dentro juega un papel en la contracción muscular, tal vez secretando alguna sustancia que causa espasmos en el músculo, o media la comunicación entre las células fúngicas.

Si las vesículas provienen de las hormigas anfitrionas, el contenido podría ser una respuesta inmune de algún tipo., De cualquier manera,» comprender más acerca de estas vesículas puede ayudar a proporcionar información sobre las interacciones huésped-patógeno que pueden contribuir al Agarre de la muerte», dijo Mangold.

Las hormigas carpinteras no son las únicas especies que son blanco de este tipo de infección tipo zombi; son solo una de las más conocidas. «Hay una serie de otros sistemas en los que vemos cambios de comportamiento en los huéspedes infectados por un microbio», dijo Mangold, señalando a las hormigas infectadas con Pandora formicae como un ejemplo. «Sin embargo, los mecanismos específicos subyacentes al cambio de comportamiento del huésped pueden diferir entre los dos sistemas., Es por eso que será interesante estudiar cada sistema y ver dónde nuestros hallazgos son similares y dónde son diferentes.»

DOI: Journal of Experimental Biology, 2019. 10.1242 / jeb.200683 (About DOIs).