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Los científicos muestran cómo los parásitos convierten a los crustáceos marrones que habitan en los pantanos en zombis de neón

Los científicos muestran cómo los parásitos convierten al camarón pardo que habita en los pantanos en zombis de neón

Los anfípodos anaranjados captaron la atención (y el interés) de los estudiantes graduados de la Universidad de Brown que realizaban investigaciones de campo. Crédito: David Johnson

Las marismas son el hogar de pequeños crustáceos llamados anfípodos: sus colores marrón grisáceos les ayudan a mezclarse con su entorno y pasan la mayor parte del tiempo escondidos bajo la vegetación. Pero cuando los anfípodos se infectan con un gusano parásito llamado trematodo, se vuelven de color naranja brillante y pierden su tendencia a correr en busca de refugio cuando están expuestos. Este extraño comportamiento los hace destacar entre cazadores y científicos.

Los biólogos de la Universidad de Brown han estado estudiando anfípodos durante casi una década. El proyecto se inició como un programa de formación para estudiantes en colaboración con el instituto de investigación del Laboratorio de Biología Marina. Con el tiempo, con los avances en genética molecular, herramientas computacionales y tecnología biomédica, los profesores y estudiantes científicos han hecho descubrimientos inesperados sobre la relación entre los anfípodos y los parásitos que se alimentan de ellos.

En un nuevo estudio publicado en Ecología molecularLos investigadores de Brown proporcionan un análisis detallado de los mecanismos moleculares que permiten a los parásitos manipular a sus huéspedes y explican qué sucede con la biología del anfípodo que hace que responda de manera diferente al parásito.

«Caracterizar los mecanismos moleculares de manipulación es importante para comprender la coevolución huésped-parásito», dijo el autor del estudio David Rand, profesor de historia natural y presidente del Departamento de Ecología, Evolución y Biología Organismal de Brown.

La relevancia de los hallazgos se extiende más allá de la marisma, dijo Rand, especialmente cuando se consideran en el contexto de algunos patógenos que afectan a los humanos.

Si bien los trematodos transmitidos por los alimentos pueden enfermar gravemente a los humanos, no tienen el mismo efecto «zombi». El sistema de anfípodos se parece al ejemplo de la malaria, señaló Rand, en el que el parásito Plasmodium es transportado por un mosquito que actúa como huésped intermediario. Los estudios han demostrado que los mosquitos portadores del parásito se sienten más atraídos por los humanos que los mosquitos que no lo son.

«Este puede ser un ejemplo de un parásito que manipula un huésped intermediario para asegurar su propia transmisión entre huéspedes», dijo Rand. «La rabia puede ser otro ejemplo relevante: vuelve locos a los individuos infectados, por lo que muerden a otros e infectan al siguiente huésped. Estudiar los mecanismos moleculares de este tipo de interacciones huésped-parásito puede tener implicaciones importantes sobre cómo gestionar los patógenos en humanos».

Evolución de un proyecto de investigación biológica

La interacción del gusano trematodo con los anfípodos tiene sentido darwiniano, dijo Rand, ya que los parásitos manipulan a sus huéspedes para asegurar su paso y poder continuar reproduciéndose. Son un ejemplo de «parásitos discretos» que no matan a sus huéspedes inmediatamente ni nunca, dándoles tiempo para reproducirse o trasladarse a otro huésped.

Los científicos muestran cómo los parásitos convierten al camarón pardo que habita en los pantanos en zombis de neón

Los anfípodos infectados con un trematodo parásito se vuelven de color gris claro o marrón a naranja y se mueven hacia áreas más abiertas de las marismas, lo que, según la hipótesis de los científicos, aumenta la tasa de depredación. Crédito: David Johnson

La manipulación «zombi» que se encuentra en los anfípodos no es desconocida en el mundo natural. Sin embargo, dijo Rand, se sabe poco sobre las formas precisas en que los gusanos parásitos pueden inducir cambios en los anfípodos que afectan el comportamiento, la apariencia y la función inmune.

En el nuevo estudio, los científicos utilizaron la secuenciación de ARN para identificar genes que corresponden a tres cambios importantes en las características del huésped. Descubrieron que la infección por trematodos provoca la activación de transcripciones de genes de anfípodos asociados con la pigmentación, la detección de estímulos externos y la supresión de múltiples transcripciones de genes de anfípodos implicados en las respuestas inmunitarias.

Los investigadores plantean la hipótesis de que la supresión de genes inmunes y la expresión alterada de genes asociados con la coloración y el comportamiento pueden permitir que el parásito persista en el anfípodo y realice más manipulaciones bioquímicas que promuevan la transmisión.

«Los anfípodos infectados se convierten en blancos fáciles para los depredadores», dijo Rand. «Eso permite que los parásitos se propaguen a un organismo huésped nuevo, más grande y más robusto, y continúen reproduciéndose y propagando su especie».

En el artículo, los investigadores concluyeron que las herramientas genómicas y los análisis transcriptómicos que informaron brindan nuevas oportunidades para descubrir cómo se pueden alterar diversas vías moleculares que subyacen o determinan los cambios en sus huéspedes.

La investigación comenzó en 2013 como un proyecto colaborativo destinado a involucrar a estudiantes graduados en la secuenciación de ADN y ARN para abordar cuestiones en los campos de la ecología, la evolución y la ecología. Cada año, el Brown Ph.D. Los estudiantes que estudian materias que incluyen biología, matemáticas aplicadas e informática realizarán una excursión a un sitio de investigación en el estuario de Plum Island en Massachusetts. Aunque muchos proyectos surgieron del sitio, los estudiantes siempre quedaron intrigados por los curiosos anfípodos anaranjados.

El Ecología molecular El estudio es la culminación del interés y esfuerzo de los investigadores y refleja cómo las habilidades de los estudiantes en áreas como la bioinformática y el análisis genómico han ido creciendo con el tiempo.

Rand dijo que el laboratorio, que se centra en moscas de la fruta, actualiza continuamente el proyecto con nuevos datos genómicos y transcripcionales, como la anotación del genoma de la mosca de la fruta, porque muchos genes y mutaciones en las moscas de la fruta están relacionados con cambios en el gen. Expresión en anfípodos. Eso también ayudó a impulsar la investigación, afirmó.

Este tipo de estudio es un ejemplo de hasta dónde ha llegado la investigación biológica, afirmó Rand.

«No estamos curando enfermedades humanas en las marismas», dijo Rand. «Pero en comparación con cómo los ecologistas del pasado se limitaban a buscar en el barro respuestas a los misterios de la naturaleza, ahora tenemos acceso a recursos moleculares, biomédicos y computacionales para encontrar respuestas a preguntas, y luego podemos aplicar esos hallazgos a diferentes campos. de la ciencia que antes no parecían conectadas».

Más información:
David m. Rand et al., Manipulación por parásitos de fenotipos del huésped inferidos a partir de análisis transcripcionales en un sistema trematodo-anfípodo, Ecología molecular (2023). DOI: 10.1111/mec.17093

Proporcionado por la Universidad de Brown

referencia: Los científicos muestran cómo los parásitos convierten a los crustáceos marrones que habitan en las marismas en zombis de neón (23 de agosto de 2023) Obtenido de https://phys.org/news/2023-08-scientists-parasites-marsh-dwelling-brown-shrimp el 4 de diciembre , 2023 Obtenido de .html

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