Es el parásito reproductivo más abundante en la naturaleza. Más de la mitad de todas las especies de insectos y artrópodos viven infectados por Wolbachia, un parásito que Marshall Hertig y Samuel Wolbach, patólogos de la Universidad de Harvard, observaron por primera vez en 1924, en el ovario del mosquito Culex pipiens.
Wolbachia ha inspirado colecciones de libros de ciencia y es la protagonista en múltiples congresos internacionales. Hoy sirve como freno a una enfermedad devastadora, el dengue. Y todo por la extraña manera que tiene de transmitirse de generación en generación, perjudicando el éxito reproductivo de los machos (o aniquilándolos directamente) y favoreciendo la reproducción de las hembras de la especie que parasita.
Se transmite a través de los óvulos
Wolbachia solo puede vivir en el interior de la célula. Así, se transmite a los descendientes a través de los óvulos, pero no de los espermatozoides, que carecen de un citoplasma desarrollado. Y a lo largo de millones de años de coevolución con sus hospedadores ha desarrollado estrategias reproductivas extraordinarias, favoreciendo el éxito de las hembras (que redunda en su propio éxito) y el fracaso de los machos.
© 2004 Public Library of Science. Cortesía de Scott O’Neill, CC BY
La estrategia de Wolbachia en pro de las hembras
En algunas especies de insectos los embriones masculinos infectados por Wolbachia mueren, los embriones hembra no. La bacteria parásita no hace concesiones a los machos.
Recientemente se ha descrito cómo Wolbachia inhibe una proteína necesaria para la masculinización, lo que significa la muerte del embrión macho en el proceso de su desarrollo.
Pero la estrategia puede ser más sofisticada: no matar a los embriones machos, sino promover su feminización. La infección con Wolbachia altera el sistema endocrino de algunos crustáceos infectados, lo que provoca la feminización de los descendientes que de otra forma serían machos de acuerdo a su dotación genética.
Wolbachia también puede “alentar” la multiplicación de las hembras sin contar con los machos. Una de las consecuencias más llamativas de la infección es que en algunos casos induce la partenogénesis, es decir, reproducción de hembras infectadas sin necesidad de machos, originando solo hembras en la descendencia.
Por último, la bacteria se convierte en un peculiar sistema anticonceptivo: provoca que los espermatozoides infectados no sean compatibles con los óvulos no infectados. Esta incompatibilidad citoplasmática es la estrategia más común. Si los machos infectados tratan de reproducirse con hembras no infectadas fracasarán. De esta forma solo las hembras infectadas se reproducen, extendiendo la bacteria en la población.
Actualmente se empiezan a desvelar los mecanismos celulares y moleculares de la incompatibilidad citoplasmática. Los espermatozoides infectados, cuando entran en el óvulo sano, tienen problemas para reorganizar su núcleo, que está fuertemente condensado. Esto impide que comience el desarrollo embrionario. En cambio, en el óvulo infectado hay factores que contrarrestan esta anomalía y permiten la unión normal de los núcleos masculino y femenino.
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El importante papel de Wolbachia
La habilidad de Wolbachia para incrementar su éxito reproductivo explica su extraordinaria expansión en la naturaleza. Sin embargo, la consideración de esta bacteria como parásito no debe esconder que en muchos casos la relación con el hospedador puede considerarse una forma de mutualismo, es decir, de beneficio para ambas partes.
De alguna forma poco conocida, Wolbachia puede proteger al hospedador contra otras infecciones, y aumenta su longevidad y fecundidad. Esto tiene una potencial importancia biomédica. También puede sintetizar nutrientes necesarios para el hospedador. Algunas filarias (nemátodos parásitos) solo pueden sobrevivir o reproducirse si están infectadas. En un caso concreto (Brugia malayi, causante de filariasis linfática) se ha visto que la bacteria, pero no su hospedador, sintetiza el grupo hemo, un cofactor esencial para el funcionamiento de muchas enzimas.
La incompatibilidad citoplasmática que induce la infección de Wolbachia no solo se da entre machos infectados y hembras no infectadas. También se produce entre machos y hembras infectados con cepas diferentes de la bacteria. Esto puede dar lugar a la segmentación de poblaciones de insectos, lo que favorece la aparición de nuevas especies. Es concebible que la infección por Wolbachia esté relacionada con la diversificación de estos animales, aunque está por determinar en qué medida ha sido relevante.
Aliada contra el dengue y otras enfermedades
Wolbachia protege a su hospedador frente a otros patógenos. En algunos casos reduce la replicación de virus, o acorta el ciclo de vida del hospedador, limitando la multiplicación vírica. Esto convierte a Wolbachia en un aliado potencial para frenar la expansión de enfermedades transmitidas por insectos, fundamentalmente por mosquitos. Una estrategia puede ser liberar machos infectados, que intentarán reproducirse con hembras no infectadas sin conseguirlo, reduciendo la población de mosquitos. O liberar tanto machos como hembras infectados que extiendan la bacteria por toda la población, reduciendo la carga total de patógenos.
Ya se están produciendo importantes avances en este terreno. En un ensayo reciente, la introducción de mosquitos infectados en Yogyakarta (Indonesia) ha reducido la incidencia del dengue en 77%.
La enfermedad de Chagas, la fiebre amarilla, la leishmaniasis, el virus del Zika e incluso la malaria son otros potenciales objetivos de esta guerra biológica que utiliza Wolbachia como aliado.
Algunas filarias son dependientes de la infección con Wolbachia para completar su ciclo vital. Las filarias están implicadas en gravísimas enfermedades tropicales, como la filariasis linfática o la oncocercosis. Su dependencia de la Wolbachia ha planteado la posibilidad de tratamientos antibióticos (doxiciclina o rifampicina), que ataquen a la bacteria, complementarios a los tratamientos con antiparasitarios.
Ha habido avances en este sentido, pero los tratamientos son muy largos, tienen contraindicaciones y no pueden aplicarse a niños o mujeres gestantes o que estén amamantando a sus bebés. Por ello, es imprescindible que se desarrollen antibióticos más eficaces contra Wolbachia para paliar este terrible problema sanitario, ya que las filariasis afectan a más de 150 millones de personas en todo el mundo, sobre todo en países de bajos recursos económicos.
Y así, estamos ante un parásito reproductivo de indiscutible éxito, mutualista imprescindible, manipulador endocrino, motor evolutivo y diana terapéutica. Todo esto, favoreciendo a las hembras sin discusión.
Ramón Muñoz-Chápuli Oriol, Catedrático de Biología Animal (jubilado), Universidad de Málaga
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.