El curioso caso de las orugas que no tienen microbios

Los microorganismo están por todas partes. Incluso los animales están colonizados por microbios simbiontes que son beneficiosos y fundamentales para el correcto desarrollo de su biología, lo que se denomina la microbiota. Estos microbios "buenos" influyen en el desarrollo del metabolismo y el sistema inmune del animal mediante complejas interacciones entre ellos y su hospedador. Este concepto ha llevado a la idea de que en realidad los animales son "superorganismos" compuestos no solo de sus células sino también de la inmensa cantidad de microorganismos que lo colonizan. Y esto ha sido admitido por muchos de nosotros casi como un dogma: los microorganismo están por todas partes y todos los animales tienen su microbiota particular.

Pero como ocurre con tanta frecuencia, en biología el único dogma es que no hay dogmas. Recientemente se ha descubierto un hecho muy curioso y es que las orugas de las mariposas (lepidópteros) no tienen microbiota en su intestino. Algunos estudios previos mediante microscopia ya habían sugerido que no había o era mínima la cantidad de microbios en el intestino de las orugas. Ahora, mediante técnicas de amplificación y secuenciación genómica lo han conformado.

Han analizado la composición microbiana en el intestino y en las heces de 124 especies distintas de orugas salvajes herbívoras obtenidas de distintos puntos geográficos de EE.UU. y Costa Rica. Las heces se obtenían en no más de 30 minutos después de la defecación, así que ya te puedes imaginar lo atentos y meticulosos que han tenido que ser los investigadores para recoger las muestras de caca de cientos de orugas salvajes: todo sea por la ciencia. También tomaron muestras de las hojas en las que estaban las orugas para analizar su composición microbiana.

Está claro que las orugas que comen plantas no son mini vacas 

Los investigadores han encontrado que la cantidad de bacterias en el intestino de estas orugas era varios miles de veces más baja que la que se encuentra en otros insectos y vertebrados. Además, hubo una gran variabilidad en el tipo de bacterias intestinales entre orugas de la misma especie, lo que demuestra que no hay unos tipos o grupos concretos de bacterias en el intestino de las orugas. Esto sugiere que esas pocas bacterias no son residentes del intestino, no son bacterias que se multiplican y viven en el intestino, sino meros transeúntes que han entrado con los alimentos. La mayoría son bacterias muertas o inactivas, similares a las que se pueden encontrar en la superficie de las hojas de las que se alimentan las orugas. Las orugas no tienen, por tanto, una microbiota intestinal funcional, sino solo algunas pocas bacterias "pasajeras" que entran con el alimento.

Densidad de copias de genes bacterianos en heces de orugas comparado con la otros animales. Las orugas tienen varios órdenes de magnitud menos bacterias que otros animales. (Fuente ref. 1)

Manduca sexta es una oruga que tiene 61.000 veces menos bacterias en su intestino que otros animales 

Además, para apoyar esta idea demostraron que el crecimiento y desarrollo de una oruga concreta, Manduca sexta, no dependía de la actividad de las bacterias intestinales. Para ello, alimentaron a la oruga con antibióticos de forma que prácticamente no quedara ninguna bacteria en su intestino. Comprobaron que la ausencia de microbios no afectaba para nada al desarrollo y supervivencia de la oruga, que continuaba con su ciclo biológico normal, sin ningún efecto negativo. Esta falta de microbiota intestinal residente no ocurre, sin embargo, en las fases adultas del desarrollo, es decir, cuando la oruga ya se hace mariposa o polilla.

¿Cómo es posible que haya animales sin microbiota intestinal? Los autores de este descubrimiento sugieren que algunas particularidades del intestino de las orugas y otros insectos hacen que éste sea un ambiente bastante desfavorable para el crecimiento y colonización bacteriana. La estructura intestinal es muy simple y el pH del intestino suele ser muy alto (entre 10 y 12) lo que puede evitar que se formen biofilms. Además, el alimento pasa por el tubo digestivo con gran rapidez (normalmente menos de dos horas) lo que también puede influir a que las bacterias no colonicen el intestino. De algún modo, no tener microbios puede ser una ventaja adaptativa, en el sentido de que los animales cuya biología es muy dependiente de la relación mutua con los microbios pueden ser menos capaces de cambiar de hábitat o de plantas de las que se alimenta. La oruga sin microbios se ocupa ella sola de la digestión del alimento, en vez de depender de unos microbios, algo así como "yo me lo guiso yo me lo como". Se podría especular que esto podría facilitar a la oruga la diversificación y la colonización de nuevos hábitats. De hecho las mariposas y las polillas (los lepidópteros) representan el segundo grupo de insectos más numerosos (el primero son los coleópteros). En otras larvas de insectos (como el insecto palo) y algunos gusanos con sistemas digestivos similares, también se ha comprobado que carecen de microbiota. Sin embargo, la ausencia de microbiota en los animales parece que es algo anecdótico, una de esas curiosidades a las que nos tiene acostumbrados la naturaleza... o no, ¿quizá sea más frecuente de lo que pensamos?

Aquí te dejo con el vídeo resumen de #microBIOscope, la ciencia de microBIO en vídeo y en directo:

(1) Caterpillars lack a resident gut microbiome. Hammer, T.J., y col. (2017). bioRxiv doi: https://doi.org/10.1101/132522

Mira en este vídeo cómo se transforma una oruga

en la mariposa monarca (0:50

Ignacio López-Goñi

para IyC