Figura: Hongo en la dieta óptima rica en aminoácidos (arriba a la izquierda), hormigas no infectadas eligiendo una dieta rica en azúcar (arriba a la derecha), hormigas infectadas eligiendo la dieta óptima del hongo rica en aminoácidos (en el centro), hormiga inyectada con células de hongo inerte (abajo a la derecha).
© Sergio Ibarra & Audrey Dussutour
La nutrición es un factor principal que influye en las interacciones huésped-parásito. Una infección parasitaria tiene un costo nutricional para el huésped ya que la activación de la respuesta inmunológica para defenderse contra un parásito es costosa en aminoácidos (bloques que constituyen las proteínas). Por lo tanto, el huésped podría buscar adaptar sus elecciones alimentarias para compensar estas necesidades en aminoácidos. El parásito, por su parte, tiene necesidades nutricionales propias. Por lo tanto, podría estar inclinado a manipular el comportamiento del huésped y dirigirlo hacia fuentes de alimentos que le sean beneficiosas.
En este estudio, los científicos estudiaron el papel de la nutrición en un sistema huésped-parásito: la hormiga argentina, Linepithema humile, y el hongo entomopatógeno, Metarhizium brunneum.
Necesidades nutricionales del hongo
Las necesidades nutricionales de los parásitos son poco conocidas porque a menudo es difícil mantenerlos fuera de su huésped. Primero, los científicos buscaron identificar la dieta óptima del hongo cultivándolo en 18 dietas alimenticias de diferentes composiciones (AA:S) en aminoácidos (AA) y azúcar (S), desde una dieta con dos veces menos azúcar que aminoácidos (2:1) hasta una dieta con doscientas veces más azúcar que aminoácidos (1:199). Establecieron que el hongo maximiza su crecimiento y reproducción en una dieta relativamente rica en aminoácidos (1:4).
Para ver si el hongo es capaz de recomponer esta dieta óptima para su crecimiento a partir de dos dietas desequilibradas pero complementarias, les ofrecieron al hongo la elección entre: una dieta muy rica en aminoácidos (2:1) y una dieta muy rica en azúcar (1:199).
Observaron que el hongo es capaz de satisfacer sus necesidades nutricionales y maximizar su crecimiento, revelando su capacidad para enfrentar desafíos nutricionales complejos aunque carezca de sistema nervioso.
Necesidades nutricionales de las hormigas
En un estudio anterior, los científicos habían demostrado que las hormigas argentinas viven menos en dietas ricas en aminoácidos. En este estudio, evaluaron la supervivencia de hormigas infectadas y no infectadas en dos dietas alimenticias: una dieta rica en azúcar (1:199) y la dieta óptima del hongo (1:4).
Los científicos confirmaron que la dieta óptima del hongo más rica en aminoácidos reduce drásticamente la esperanza de vida de las hormigas no infectadas en comparación con una dieta rica en azúcar (1:199). Sin embargo, demostraron que la esperanza de vida de las hormigas infectadas disminuye en respuesta a la infección pero no se ve afectada por la dieta alimenticia, viviendo las hormigas infectadas igual de largas en una dieta rica en azúcar que en la dieta óptima del hongo.
La hipótesis de los científicos es que en la dieta óptima del hongo, la toxicidad de los aminoácidos se neutraliza por su uso para la respuesta inmunológica.
Una elección colectiva por la dieta óptima del hongo
Luego, los científicos quisieron conocer cuál sería la elección alimentaria de colonias de hormigas infectadas y no infectadas ante una dieta rica en azúcar (1:199) y la dieta óptima del hongo (1:4). Revelaron que las colonias no infectadas eligen la dieta rica en azúcar, mientras que las colonias de hormigas infectadas eligen la dieta óptima del hongo, incluso si el porcentaje de hormigas infectadas en la colonia solo representa el 10% de la colonia.
¿Decide la hormiga o el hongo?
Finalmente, para saber si la elección alimentaria de las colonias de hormigas infectadas es el resultado de una manipulación del hongo para maximizar su crecimiento o de una compensación nutricional de las hormigas para cubrir los costos energéticos en aminoácidos de la respuesta inmunológica, las autoras indujeron una respuesta inmunológica en las hormigas en ausencia del parásito. Para ello, inyectaron a las hormigas con células de hongo inertes. Demostraron que esta inyección y la infección parasitaria conducen ambas a la sobreexpresión de genes implicados en la respuesta inmunológica.
Luego revelaron que las hormigas inyectadas con células de hongo inertes eligen la dieta óptima del hongo, al igual que las hormigas infectadas. Estos resultados atestiguan que las hormigas parasitadas eligen la dieta óptima del hongo para fortalecer su sistema inmunológico y no en respuesta a una manipulación por el hongo. Este estudio revela por lo tanto una forma de automedicación colectiva. De hecho, las hormigas infectadas eligen colectivamente una dieta que tiene un costo a largo plazo para la supervivencia de las hormigas no infectadas pero que es beneficiosa a corto plazo para la respuesta inmunológica de las hormigas infectadas.
Referencia:
Csata E, Pérez-Escudero A, Laury E, Leitner H, Latil G, Heinze J, Simpson SJ, Cremer S, Dussutour A.
La infección fúngica altera la ingesta nutricional colectiva de colonias de hormigas
Current Biology.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.01.017