A los extraños gusanos del pelo parásitos «controladores de la mente» les faltan genes que se encuentran en todos los demás animales

Dos individuos viven entrelazados con el gusano piloso de agua dulce Gordionus violaceus de Alemania. Crédito: Gonzalo Gerbet

Los gusanos pilosos carecen de los diminutos «pelos» responsables del movimiento celular, el filtrado y la detección que tienen todos los demás animales conocidos.

En un mundo repleto de animales exóticos, podría decirse que los gusanos pilosos se encuentran entre los más extraños. Estos son gusanos parásitos conocidos por manipular el comportamiento de sus anfitriones, un fenómeno a veces llamado «control mental».

En un giro interesante, aparece un nuevo estudio en la revista Biología actual Revelé ese gusano de pelo clasificar Comparten un rasgo extraño: carecen de casi el 30% de los genes que los investigadores esperaban descubrir. Aún más intrigante, los genes que faltan están relacionados con el desarrollo de los cilios, las estructuras parecidas a cabellos que se encuentran en las células de casi todas las especies animales conocidas.

Un gusano piloso de agua dulce vivo en manos de Bruno de Medeiros en el Monumento Nacional Muir Woods en California. Crédito: Bruno de Medeiros

Los gusanos pilosos, que parecen hilos delgados de espagueti y miden unas pocas pulgadas de largo, se pueden encontrar en todo el mundo. Su estructura corporal básica indica su naturaleza parasitaria ya que carecen de sistemas excretores, respiratorios o circulatorios y viven casi en su totalidad dentro de otros organismos. Tawana Cunha, investigadora postdoctoral en el Field Museum de Chicago y autora principal del estudio, señala: «Una de las mejores cosas, y quizás por lo que son más conocidos, es que pueden influir en el comportamiento de sus anfitriones y hacer que hagan cosas que de otro modo no harían».

Ciclo de vida del gusano del pelo y manipulación del huésped.

Cientos de especies de gusanos de pelo se encuentran en agua dulce. El ciclo de vida comienza cuando sus huevos eclosionan en el agua y las larvas son consumidas por pequeños depredadores acuáticos como las larvas de efímeras. Estos, a su vez, son presa de depredadores terrestres más grandes, como las cucarachas. Después de madurar dentro de su huésped, los gusanos pilosos manipulan el comportamiento del huésped y hacen que salten al agua. Una vez allí, los gusanos se alejan de sus anfitriones y comienzan a buscar pareja, repitiendo así el ciclo.

Si bien también hay cinco especies de gusanos marinos que parasitan criaturas acuáticas como las langostas, su capacidad para manipular huéspedes no está clara debido a la falta de necesidad de regresar al agua.

Los gusanos pilosos de agua dulce viven en el medio ambiente, en el Monumento Nacional Muir Woods en California. Crédito: Bruno de Medeiros

Investigación genética sobre gusanos del pelo

Por extraño que pueda ser el comportamiento de los gusanos del pelo, el interés de investigación de Cunha en los animales tiene más que ver con ellos. ADN. “Nos propusimos secuenciar sus genomas, porque nada como el de ella había sido secuenciado a este nivel antes”, dice sobre el estudio, realizado con sus coautores Bruno de Medeiros, Ariana Lorde, Martin Sorensen y Gonzalo Gerbet. «El objetivo era producir esos genomas y eventualmente usarlos para comprender las relaciones evolutivas entre los gusanos pilosos y otros tipos de animales».

Después de obtener muestras de ADN de dos especies de gusanos pilosos, una de agua dulce y otra marina, y secuenciarlas, el equipo hizo un descubrimiento sorprendente al comparar los códigos genéticos de los gusanos pilosos con los de otras criaturas.

Fotos seleccionadas de la azafata de langosta en cuclillas (muerta) Monida S. , de Noruega, infectado con un gusano marino. La imagen ahora se ha tomado como una representación real de cómo se recolectó el gusano hace años, que se usó para la secuenciación del genoma. Crédito: Martin Sorensen

Descubrir genes perdidos

«Lo que encontramos, que fue muy sorprendente, fue que a los genomas del gusano del pelo les faltaba alrededor del 30 por ciento del conjunto de genes que se esperaría que estuvieran presentes básicamente en todos los grupos de animales», dice Kuna.

Hallazgos como estos a menudo llevan a los científicos a preguntarse si cometieron un error. Sin embargo, existe una asociación entre genes que están ausentes en ambos tipos de gusanos. La gran mayoría de los genes faltantes eran exactamente iguales entre las dos especies. Fue una coincidencia increíble», dice Cunha.

Cunha y sus colegas descubrieron que estos genes, que faltan en otros animales, son responsables de la producción de cilios.

«Los cilios son orgánulos, pequeñas estructuras a nivel celular, que se encuentran principalmente en todos los animales e incluso más ampliamente, en protistas y algunas plantas y hongos. Por lo tanto, están presentes en una gran variedad de vida en la Tierra», dice Cunha. Están presentes en muchas células del cuerpo humano: por ejemplo, las colas de los espermatozoides son cilios y las células de la retina también tienen cilios.

Ver imagen de la anfitriona de langosta en cuclillas (muerta) Monida S. , de Noruega, infectado con un gusano marino. Se ha abierto el caparazón de la langosta para mostrar dónde se encontró el gusano. La imagen ahora se ha tomado como una representación real de cómo se recolectó el gusano hace años, que se usó para la secuenciación del genoma. Crédito: Martin Sorensen

Implicaciones para la pérdida de cilios

En estudios previos, los científicos encontraron que los gusanos pilosos aparecían desprovistos de cilios donde normalmente se los observaría. El esperma del gusano del pelo, por ejemplo, carece de cola. Sin embargo, la falta de evidencia visual de cilios en los gusanos del cabello no se consideró evidencia definitiva de que no estuvieran presentes. “Sin genomas, esto requeriría observar todas las células en todas las etapas de la vida en todas las especies”, dice Bruno de Medeiros, curador de insectos polinizadores en el Museo Field y coautor del artículo.

«Según observaciones anteriores, los gusanos pilosos no parecen tener cilios, pero en realidad no lo sabíamos con certeza», dice Cunha. «Ahora, con el genoma, hemos visto que en realidad carecen de los genes que producen cilios en otros animales; en primer lugar, no tienen un mecanismo para producir cilios».

Un gusano piloso de agua dulce vivo en manos de Bruno de Medeiros en el Monumento Nacional Muir Woods en California. Crédito: Bruno de Medeiros

Comprensión de patrones evolutivos y direcciones futuras.

Además, el hecho de que tanto las especies de gusanos pilosos de agua dulce como las marinas hayan perdido genes para los cilios indica que este cambio evolutivo probablemente ocurrió en el pasado remoto de sus ancestros comunes. «Es posible que la pérdida sucediera al principio del desarrollo del grupo y que simplemente lo estuvieran llevando a cabo», dice Kuna.

Esta revelación prepara el escenario para muchas nuevas investigaciones. No está claro cómo la ausencia de cilios afecta a los gusanos del cabello o si el comportamiento parasitario de los gusanos del cabello está relacionado con la falta de cilios. «Hay muchos otros organismos parásitos a los que no les faltan estos genes específicos, por lo que no podemos decir que faltan genes debido a su estilo de vida parasitario», dice Kuna. Pero a los organismos parásitos en general a menudo les faltan muchos genes. Se supone que debido a que los parásitos no usan ciertas estructuras y, en cambio, dependen de sus anfitriones, terminan perdiendo esas estructuras».

Implicaciones para futuras investigaciones

Los gusanos del pelo no son los únicos parásitos que exhiben rasgos de «control mental». Se observa un comportamiento similar en los protozoos responsables de la toxoplasmosis, que reduce el miedo de los roedores a los gatos, y en los hongos Ophiocordycepsque se hizo famoso por el videojuego y el programa de televisión The Last of Us, manipula hormigas para que dispersen esporas de hongos.

Si bien estos organismos tienen una relación lejana con los gusanos del cabello, Cunha cree que el nuevo estudio puede ayudar a los científicos a identificar patrones comunes de cómo funciona este comportamiento. Al realizar este análisis comparativo entre organismos en el futuro, es posible que podamos buscar similitudes. O, tal vez, estos organismos desarrollaron comportamientos similares en formas completamente diferentes entre sí.

Referencia: «Pérdida desenfrenada de genes de metazoos globales detectados por un ensamblaje del genoma de todo el cromosoma de nematomorfos parásitos» Por Tauana J. Cunha, Bruno AS de Medeiros, Arianna Lord, Martin V. Sørensen y Gonzalo Giribet, 18 de julio de 2023, disponible aquí. Biología actual.
DOI: 10.1016/j.cub.2023.07.003