Los investigadores descubren una similitud entre el funcionamiento del hormiguero y las células de un superorganismo Leer Los investigadores descubren una similitud entre el funcionamiento del hormiguero y las células de un superorganismo Leer
Las colonias de hormigas funcionan como cualquier organismo del cuerpo humano. Cada hormiga trabaja de forma similar a las células de nuestro cuerpo para garantizar nuestra salud colectiva. Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA) han descubierto que las crías de hormigas en fase terminal, al igual que las células infectadas, emiten un olor que indica su muerte inminente, pero también el riesgo que representan para el resto. Este sofisticado sistema de alerta temprana facilita la detección rápida y la eliminación de infecciones patógenas.
Pero no todos los animales sociales funcionan así. En muchas otras colonias los miembros del grupo intentan ocultar su enfermedad para evitar la exclusión social. Las crías de hormigas adoptan el enfoque opuesto. Ante una infección incurable, las pupas de hormiga (la etapa de transición entre larva y adulto) emiten una señal de alarma que advierte a la colonia del riesgo de contagio que ellas mismas están a punto de representar.
Según una investigación que acaba de publicar Nature, al recibir esta señal, las hormigas obreras responden rápidamente, desempacando las pupas terminales de su capullo creando pequeñas aberturas, y les aplican su veneno antimicrobiano, ácido fórmico, que funciona como un desinfectante. El tratamiento mata inmediatamente los patógenos que se multiplican dentro de la pupa, pero también provocan su muerte.
«Lo que a primera vista parece autosacrificio es, de hecho, beneficioso para la señalizadora: porque protege a sus compañeras de nido, con quienes comparte muchos genes. Al advertir a la colonia de su infección mortal, ayudan a la colonia a mantenerse sana y a producir colonias hijas, que transmiten indirectamente los genes de la señalizadora a la siguiente generación«, explica Erika Dawson, primera autora del estudio, e investigadora del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA), bajo la dirección de Sylvia Cremer.
Su estudio, realizado en colaboración con el ecólogo químico Thomas Schmitt, de la Universidad de Würzburg (Alemania), describe por primera vez esta señalización altruista de enfermedades en insectos sociales. Si una hormiga con una enfermedad terminal ocultara sus síntomas y muriera sin ser detectada podría volverse altamente infecciosa, poniendo en peligro no solo a sí misma sino a toda la colonia. En cambio, la señalización activa de las hormigas infectadas incurables permite la detección eficaz de la enfermedad y la eliminación de patógenos en la colonia.
Los investigadores descubrieron que las pupas de las obreras enfermas liberaban una señal química. En concreto, un olor corporal modificado, y que sólo lo emitían en presencia de obreras adultas, lo que sugiere que no se trata de un simple subproducto de la infección ni de la respuesta inmunitaria.
Las hormigas funcionan como un superorganismo, formando un único ser vivo. Mientras una o más reinas se encargan de la cría, las obreras no fértiles se encargan de todas las tareas relacionadas con el mantenimiento y la salud de la colonia. Esto replica la especialización celular en el cuerpo humano, donde las células germinales de los órganos reproductivos se dedican a la producción de cría, mientras que las células somáticas realizan todas las demás funciones esenciales.
«Las hormigas adultas que se acercan a la muerte abandonan el nido para morir fuera de la colonia; y las obreras expuestas a esporas de hongos practican el distanciamiento social», explica Cremer. «Sin embargo, esto solo es posible para los individuos móviles. Las crías de hormigas dentro de la colonia, al igual que las células infectadas en los tejidos, son en gran parte inmóviles y carecen de esta opción».
Tanto las células corporales como las crías de hormigas dependen de la ayuda externa para proteger la colonia. Curiosamente, ambas afrontan este reto de forma similar: emiten una señal química que atrae a las células inmunitarias del cuerpo o a las obreras de la colonia, lo que permite a estas auxiliares detectarlas y eliminarlas como posibles fuentes de infección. Los inmunólogos llaman a esto la «señal de encuéntrame y cómeme».
«La señal debe ser sensible y específica», explica Cremer. «Debería ayudar a identificar todas las pupas de hormigas con enfermedades terminales, pero con la precisión suficiente para evitar que se eliminen las pupas sanas o las capaces de superar la infección con su propio sistema inmunitario».
Schmitt, cuya investigación se centra en la comunicación química en insectos sociales, explica que las obreras se dirigen específicamente a pupas individuales de la pila de cría. «Esto significa que el olor no puede simplemente difundirse por la cámara del nido, sino que debe estar directamente asociado con la pupa enferma. Por consiguiente, la señal no consiste en compuestos volátiles, sino en compuestos no volátiles presentes en la superficie del cuerpo de la pupa».
La intensidad de dos componentes del olor natural de las hormigas aumenta cuando una pupa presenta una enfermedad terminal. Para comprobar si este cambio de olor por sí solo podía desencadenar el comportamiento de desinfección de las obreras, los investigadores transfirieron este olor señal a pupas sanas y observaron su reacción.
«Extrajimos el olor de las pupas señalizadoras y lo aplicamos a crías sanas», afirma Cremer al describir el método experimental. Los resultados fueron concluyentes: la simple transferencia del olor señal fue suficiente para inducir el desempaquetado de las pupas.
«No se observó que las pupas de la reina, que tienen defensas inmunitarias más fuertes que las de las obreras y pueden limitar la infección por sí solas, emitieran esta señal de advertencia a la colonia», explica Dawson. «En cambio, las crías de las obreras no pudieron controlar la infección y emitieron señales para alertar a la colonia».
Al enviar señales solo cuando una infección se vuelve incontrolable, las crías enfermas permiten a la colonia responder proactivamente a amenazas reales. Al mismo tiempo, este enfoque garantiza que los individuos capaces de recuperarse no sean sacrificados innecesariamente. «Esta precisa coordinación entre el individuo y la colonia es lo que hace que esta señalización altruista de enfermedades sea tan eficaz», concluye Cremer. Los investigadores consideran este tipo de trabajos con colonias de animales claves para otros campos como la biología del comportamiento, la inmunología o la genética.
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