Las avispas parásitas pueden producir sus propios virus

Cuando hablamos de la belleza en la ciencia solemos referirnos a la elegancia y precisión de una teoría física o a la capacidad de síntesis de una ecuación matemática. Y sí, sin duda hay belleza en ello, pero parecemos olvidar al resto de ciencias. Si le preguntamos a una biomédica o a un zoólogo qué consideran bello es muy probable que encontremos respuestas realmente distintas. En las ciencias de lo vivo la belleza a veces es todo lo contrario: complejidad, endiablados bucles relacionando cientos de procesos en perfecto equilibrio, seres con ciclos vitales de lo más farragosos.

Todavía recuerdo cuando cursé la asignatura de microbiología, casi todo eran bacterias, virus y hongos, pero apartados, al final del temario, estaban los microorganismos más bellos. Unos picaruelos que sacaban partido a la fuerza de sus enemigos domándolos y transformarlos en sus serviciales anfitriones. Unos pillos que llegaban a nosotros desde un gato pasando por una lechuga, o desde una chuleta de cerdo o un boquerón poco hechos. Pero claro, pobre de mí, yo tan solo conocía el limitado mundo de los parásitos humanos, una diminuta parte del verdadero mundo que hay ahí afuera. Más allá de nuestro antropocentrismo, algunos parásitos son capaces de convertir a hormigas en sus esclavas, a los cangrejos verdes en marionetas y a ciertos ratones en superhéroes sin miedo. Los parásitos son, posiblemente lo más bello que la biología ha dado y esta es la historia de uno de los casos más espectaculares de todos los tiempos. Las avispas parásitas capaces de producir sus propios virus.

Avispas que recuerdan a Alien

Aunque muchos parásitos son microscópicos y escapan a nuestros limitados ojos, otros son suficientemente grandes como para verlos revoloteando. Las avispas, las abejas y las hormigas pertenecen al orden de los himenópteros y se estima que un 80% de las especies de este orden tienen costumbres parasitarias. Las familias más famosas son, posiblemente, las avispas de la familia Ichneumonidae y la familia Braconidae y es muy probable que las hayas visto en documentales o incluso en la vida real. Algunas de ellas paralizan a grandes insectos y los emparedan en alguna cavidad depositando sobre ellos unos cuantos huevos que, al eclosionar, podrán valerse de esa nutritiva merienda paralizada. Con ella conseguirán suficiente energía para pasar de larvas de avispa a adultos perfectamente formados, imagos capaces de salir al mundo exterior y seguir los pasos de sus padres.

No obstante, existen otras algo más sofisticadas. En lugar de paralizar a la víctima y dejar sobre ella a su prole, utilizan una larguísima estructura tubular llamada ovopositor para inyectar en ella unos pocos huevos. El nuevo hogar de sus retoños, normalmente una oruga de mariposa será un lugar perfecto para mantenerles seguros hasta que eclosionen, pero mientras tanto ocurre algo maravilloso. Esos pocos huevos, que en ocasión son tan solo uno, comienza a dividirse hasta alcanzar los miles. Esto es lo que se conoce como poliembrionia.

Cuando los retoños de la avispa emergen de sus huevos, solo tiene que alimentarse de la oruga sin dañar sus órganos vitales para asegurar un alimento fresco hasta que alcancen el tamaño suficiente para tejer las pupas donde se transformarán en avispas adultas. Para ello saldrán a la superficie de la oruga, distribuyéndose como pequeños ovillos de seda blanca. La oruga, cubierta de estas pelotillas algodonosas, seguirá viva durante un tiempo, protegiendo incluso a los polizones que han devorado su interior como si de ella misma se tratara. Desde luego, para la avispa es un negocio redondo, pero existe un problema. Incluso los insectos, con su rudimentario sistema inmunitario, tienen mecanismos para protegerse de las infecciones o de organismos extraños, como los huevos de avispa.

En condiciones normales, unas células llamadas hemocitos encapsularán a los huevos, dañándolos de forma irreversible. Si las avispas parásitas han conseguido aprovecharse de sus hospedadores como lo hacen es porque han conseguido burlar este mecanismo de defensa y el truco es maravilloso, porque requiere un trabajo digno de ingenieros genéticos de primer nivel. Han diseñado sus propios virus inmunodepresores.

Virus a la carta

Cuando la avispa parásita introduce a sus retoños en el carnoso cuerpo de una oruga, hace algo más. Inyecta junto con ellos una serie de sustancias, arrastrando con ellas millones de virus capaces de inhibir la acción de los hemocitos de la oruga, destruyendo sus defensas e impidiendo que encapsule a los huevos. Que un parásito se aproveche de un virus (que no deja de ser otro parásito) para infectar a su víctima es sobrecogedor, pero es solo el principio de esta historia.

Si estudiamos estos virus, veremos que existen multitud de variantes, cada una relacionada con una especie, aunque mayormente se dividen en dos. Aquellos virus presentes en las avispas parásitas la familia Ichneumonidae y aquellos que se reproducen en la familia Braconidae. Ambos tipos de virus parecen tener orígenes diferentes, sugiriendo que fueron incorporados en el ciclo de vida de estas avispas de forma completamente independiente, por esa casualidad no tan casual que en biología se llama “evolución convergente” en la que dos especies distintas encuentran una solución parecida para un mismo problema. Tal vez el ejemplo más clásico sea el de las alas de los pájaros y las alas de los murciélagos como soluciones para el vuelo obtenidas de forma independiente (unas no evolucionaron de las otras).

Y aquí viene otra cosa fantástica. Al parecer, estas variedades de virus no están presentes de forma libre en el entorno, sino que son exclusivos de estas avispas. En el caso de los virus de las Braconidae, los bracovirus, parecen guardar relación con los llamados nudivirus, lo cual hace sospechar una suerte de proceso de domesticación. Porque estos polydnavirus, que así se llaman los bracovirus e ichnovirus en conjunto, no son solo exclusivos de estas avispas parásitas, sino que se han vuelto, en cierto modo sus esclavos.

El ADN del antiguo bracovirus parece haberse integrado en el material genético de la propia avispa, de tal modo que algunas células de estas avispas son capaces de producir bracovirus e ichnovirus como si fueran fábricas. En concreto, parece que las células más especializadas en este trabajo de producción son las del cáliz, un engrosamiento de los ovarios donde también se han encontrado nudivirus en algunos ejemplares la familia Braconidae. No obstante, aquí está el truco, porque estos virus que producen no son capaces de replicarse a sí mismo, ni siquiera infectando nuevas células, ya sean de la avispa o de la pobre víctima. El motivo es complejo, pero podemos dar una primera pincelada sugiriendo lo que muchos científicos se plantean, y es que estas pequeñas partículas biológicas no son exactamente.

Durante milenios, los antiguos nudivirus y las avispas parásitas han coevolucionado, adaptándose unas a los otros y los otros a las unas. Y están tan domesticados que la avispa ha “aprendido” a producir por un lado las cápsulas en las que viajarán los polydnavirus, y a introducir en ellos solo la parte del ADN viral capaz de producir daños en las células que infecte, pero excluyendo la información necesaria para que el virus se multiplique. De ese modo, el virus será capaz de inmunodeprimir a la oruga que infecte, pero no podrá reproducirse en ella infectando a otras orugas no parasitadas, lo cual no “interesaría” a la avispa.

Y si este experimento biotecnológico espontáneo te maravilla, espera a conocer la peculiaridad de algunas avispas la familia Ichneumonidae como Venturia canescens. Estas no solo inoculan ichnovirus, sino lo que se conoce como “partículas similares a virus”, las cuales, a pesar de contar con la cápside (las proteínas que recubren a los virus) no guardan en su interior material genético alguno, sino directamente las proteínas causantes de los efectos que produciría la infección viral. Podríamos decir que, sin tener ni idea de lo que estaban haciendo, las avispas “han creado” un sistema para administrar moléculas a sus víctimas. Un sistema que podría resultar interesante para nosotros si pudiéramos replicarlo y así administrar fármacos de forma absolutamente dirigida para que llegaran solo a determinadas células.

En resumen. Tenemos una enorme variedad de avispas que han conseguido domesticar virus para reproducirlos “castrados” a través de sus ovarios e inocularlos junto con sus huevos en un hospedador cuyo sistema inmunitario quedará desactivado permitiendo que eclosionen en él larvas que lo devorarán desde dentro para crecer y volverse pupas en su superficie. Es más, la relación se ha vuelto tan cercana y el virus ha evolucionado tanto integrado en el ADN de la propia avispa que para algunos expertos ya no es exactamente un virus, sino un orgánulo de la propia avispa es parte de ella misma. Puede sonar extraño, pero las “fábricas de energía” de nuestras células, las mitocondrias, eran antes bacterias que vivían libres en nuestro entorno. Se trata de un proceso llamado endosimbiosis y que hace de esta historia de virus y avispas algo todavía más espectacular.

Y que me perdonen los matemáticos y los físicos, pero mi espíritu defensor de las “ciencias de lo viscoso” me obligan a terminar este artículo con una pregunta retórica, porque ¿acaso hay algo más bello que esto?

QUE NO TE LA CUELEN:

• Aunque hay bastantes evidencias sobre que el origen de los bracovirus está en algún antiguo tipo de nudivirus, todavía no se tiene tan claro el origen de los ichnovirus y algunos investigadores proponen que puedan haber surgido directamente del ADN de las avispas. Plantean que pudieran haberse escindido y encapsulado. Esta idea no es ni mucho menos fantasiosa, pero las evidencias por ahora son débiles.

QUE NO TE LA CUELEN:

• “Polydnaviruses Of Braconid Wasps Derive From An Ancestral Nudivirus”. Science, vol 323, no. 5916, 2009, pp. 926-930. American Association For The Advancement Of Science (AAAS), doi:10.1126/science.1166788. Accessed 23 June 2020.
• Coffman, Kelsey A. et al. “A Mutualistic Poxvirus Exhibits Convergent Evolution With Other Heritable Viruses In Parasitoid Wasps”. Journal Of Virology, vol 94, no. 8, 2020. American Society For Microbiology, doi:10.1128/jvi.02059-19. Accessed 23 June 2020.
• Federici, B.A., and Y. Bigot. “Origin And Evolution Of Polydnaviruses By Symbiogenesis Of Insect DNA Viruses In Endoparasitic Wasps”. Journal Of Insect Physiology, vol 49, no. 5, 2003, pp. 419-432. Elsevier BV, doi:10.1016/s0022-1910(03)00059-3. Accessed 23 June 2020.
• Heppner, John B. et al. “Symbiotic Viruses Of Parasitic Wasps”. Encyclopedia Of Entomology, 2008, pp. 3660-3667. Springer Netherlands, doi:10.1007/978-1-4020-6359-6_4504. Accessed 23 June 2020.
• Herniou, Elisabeth A. et al. “When Parasitic Wasps Hijacked Viruses: Genomic And Functional Evolution Of Polydnaviruses”. Philosophical Transactions Of The Royal Society B: Biological Sciences, vol 368, no. 1626, 2013, p. 20130051. The Royal Society, doi:10.1098/rstb.2013.0051. Accessed 23 June 2020.
• Leobold, Matthieu et al. “The Domestication Of A Large DNA Virus By The Wasp Venturia Canescens Involves Targeted Genome Reduction Through Pseudogenization”. Genome Biology And Evolution, vol 10, no. 7, 2018, pp. 1745-1764. Oxford University Press (OUP), doi:10.1093/gbe/evy127. Accessed 23 June 2020.