Los biólogos están acostumbrados a escuchar historias de microbios que manipulan a su anfitrión. un hongo que convierte a las hormigas en zombis suicidas, un protozoario que hace que las ratas busquen orina de gato – pero hay pocos ejemplos de hosts que cambian las tornas con sus microbios.
Mis colegas y yo acaba de publicar un artículo que demostró que el escarabajo enterrador, Nicrophorus orbicollis, que se encuentra en el este de América del Norte, altera los olores producidos por los microbios de su nido subterráneo para frustrar a los competidores que robarían el escondite de los escarabajos.
Una serie de olores desagradables.
He estudiado el enterramiento de los escarabajos durante más de 30 años, al principio para comprender su comportamiento y fisiología de los padres, pero más recientemente su papel en la comunidad de insectos carroñeros que reciclan nutrientes vitales en el suelo.
El ambiente olfativo de los escarabajos enterrados es uno que repugna a muchos humanos, pero me ha fascinado porque es el contexto en el que los escarabajos encuentran su comida, anuncian pareja y compiten con rivales.
Las sustancias químicas volátiles que producen los microbios cuando florecen en un cadáver cambian a medida que el animal se descompone. Este ramo cambiante de moléculas atrae a una sucesión de diferentes especies de insectos.
Las diferentes mezclas de olores representan etapas específicas de descomposición eso indicará insectos que se especializan en un cadáver fresco o los restos al final de la descomposición, o algo intermedio. Esta información puede ser útil en casos penales. para determinar el intervalo post-mortem.
El foco de un nido de escarabajo enterrado es un pequeño animal muerto que una pareja macho-hembra mueve bajo tierra para prepararlo como alimento para sus crías.
Los microbios que viven en un cadáver de ratón fresco comienzan a metabolizar proteínas, emitiendo subproductos sulfurosos que flotan en la brisa. Estos olores atraen un escarabajo volador enterrador en busca de una oportunidad de reproducción.
Trabajando con Paula Philbrick, microbiólogo, comencé con pruebas de campo para identificar los productos químicos a los que responden los escarabajos enterradores, de modo que pudiéramos descubrir cuáles querrían manipular.
Probamos dos productos químicos, el dimetildisulfuro y el dimetiltrisulfuro, conocidos por atraer insectos carroñeros. Estas sustancias químicas son utilizadas por plantas que imitan cadáveres en su propia manipulación, engañando a las moscas y escarabajos que buscan carroña polinizando sus pútridas flores
Sin embargo, cuando probamos estos compuestos como suplementos junto a un cadáver de ratón fresco, los escarabajos enterradores que volaban libremente mostraron poco interés.
Con nuestra mejor suposición fuera de lugar, nos abrumaba la idea de probar aleatoriamente cada uno de los más de 500 productos químicos asociados con una canal en descomposición.
Cuéntanos lo que sabes
En lugar de jugar a un juego de adivinanzas químicas, decidimos adoptar otro enfoque, para ver si los escarabajos podían mostrarnos qué era importante para ellos.
Nuestros colegas Sandra Steiger y Johannes Stökl en la Universidad de Bayreuth usó una técnica llamada cromatografía de gases-espectroscopia de masas comparar las moléculas volátiles emitidas por los cadáveres preparados por un par de N. orbicollis con los emitidos por cadáveres que no habían sido tocados por escarabajos.
Sorprendentemente, dos compuestos de azufre que no se sabía que fueran una señal importante para ningún insecto, el tiocianato de metilo y el tioacetato de metilo, se redujeron más de veinte veces por el trabajo de los escarabajos en la carcasa. ¿Por qué harían esto y cómo?
El tiocianato de metilo resulta ser una excelente señal para enterrar a los escarabajos en busca de un cadáver.
Cuando regresamos al campo y colocamos tiocianato de metilo junto a las canales, más del 90 por ciento se descubrió enterrando los escarabajos la primera noche, en comparación con una tasa de descubrimiento del 0 al 20 por ciento para las canales frescas sin el suplemento químico.
El tiocianato de metilo parece ser un aroma celestial para un escarabajo que busca ese raro ratón o pájaro recién fallecido en algún lugar del bosque que no es reclamado por un depredador o carroñero vertebrado.
Sin embargo, una vez que se descubre un cadáver, los escarabajos residentes enfrentan un problema. Los mismos olores que los alertaron también podrían revelar su premio carroñero a los competidores.
Los escarabajos enterradores son excelentes para detectar y responder a la información, pero ¿controlan también esta información?
Una campaña de desinformación
La transformación de un cadáver de ratón en alimento para escarabajos es asombrosa. Después de enterrar el cadáver, la pareja trabaja día y noche para eliminar el vello, redondear el cadáver en una bola y aplicar secreciones anales a la piel expuesta, arrastrando el abdomen hacia adentro. un patrón en zigzag mientras rodea la carcasa.
Los científicos solían creer que la pareja residente de escarabajos enterradores podría estar esterilizando el cadáver, eliminando los microbios que liberan los olores reveladores del cadáver escondido debajo del suelo del bosque.
Si bien las secreciones contienen antimicrobianos, también contienen microbios del intestino de los escarabajos. El resultado es una comunidad microbiana donde los microbios son tan numerosos como en un cadáver no preparado, pero con menos especies microbianas que en la mezcla normal.
Esta microbiota manipulada emite mucho menos tiocianato de metilo y, sorprendentemente, cantidades mucho mayores de trisulfuro de dimetilo, el compuesto mencionado anteriormente que está asociado con las etapas intermedias de descomposición, donde las larvas de moscardón competidoras hacen que la carcasa no tenga valor para un escarabajo enterrador.
Cuando colocamos trisulfuro de dimetilo junto a un cadáver de ratón fresco, no era probable que aterrizaran escarabajos voladores, aparentemente disuadidos por un olor que indica que el cadáver está demasiado descompuesto para criar escarabajos enterradores.
Un par de escarabajos residentes dificulta que los competidores de escarabajos utilicen los olores para encontrar su cadáver de dos maneras: disminuyendo los atrayentes químicos y desinformando a los rivales aumentando los disuasivos químicos.
Cuando sacamos del laboratorio los cadáveres preparados para escarabajos y los enterramos en el campo, era mucho menos probable que se descubrieran que los cadáveres de edades similares que no habían sido preparados por los escarabajos reproductores. Aunque los escarabajos enterradores residentes lucharán hasta la muerte si aparece un intruso, los escarabajos prefieren evitar el combate por completo.
Las adaptaciones complejas de los animales con su microbiota se asocian con mayor frecuencia con microbios intestinales que ayudan a la digestión del huésped o microbios cultivados que proporcionan alimento.
Sin embargo, tiene sentido que los especialistas en recursos, como los escarabajos enterradores que se encuentran constantemente con una microbiota externa, desarrollen niveles similares de complejidad.
Los olores emitidos por microbios son componentes esenciales de comunicación animal, interacciones sociales, selección sexual, interacciones depredador-presay simbiosis planta-hongos.
Si bien el control de los olores derivados de microbios al enterrar a los escarabajos podría ser uno de los mejores ejemplos, la ubicuidad de los microbios y sus productos químicos sugiere que las manipulaciones similares del huésped serán comunes, a pesar de que los humanos han ignorado estas adaptaciones y su importancia.
Stephen Trumbo, Catedrático de Ecología y Biología Evolutiva, Universidad de Connecticut.
Este artículo se vuelve a publicar de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el artículo original.
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