Una señal química evita el canibalismo entre langostas
Científicos han descubierto que la langosta migratoria Locusta migratoria produce fenilacetonitrilo (PAN) para defenderse contra ataques de sus congéneres al aumentar la densidad de su población.
Las tasas de canibalismo aumentaron en langostas que ya no podían producir PAN. Los investigadores, liderados por el Instituto Max Planck de Ecología Química, también identificaron el receptor de olor para PAN en las langostas. Demostraron en animales con un receptor de PAN que ya no era funcional que es necesario para la percepción de PAN y la supresión del comportamiento caníbal.
Enormes nubes de langostas migratorias adquieren proporciones de desastres naturales y amenazan el suministro de alimentos de millones de personas, especialmente en África y Asia. Como la octava de las diez plagas bíblicas, el Libro de Moisés en el Antiguo Testamento ya describe cómo nubes de langostas oscurecieron el cielo y devoraron todo lo que crecía en los campos y en los árboles. Los científicos sospechan que el canibalismo entre las langostas contribuye a su comportamiento de enjambre y, por lo tanto, los enjambres se mueven constantemente porque los animales individuales siempre huyen de sus congéneres que los persiguen.
"Nos preguntamos cómo estos insectos influyen en el comportamiento de los demás dentro de grandes enjambres, y si el olfato juega un papel", dice en un comunicado el líder del estudio Bill Hansson, director del Departamento de Neuroetología Evolutiva del Instituto Max Planck, al explicar el punto de partida del estudio.
Las langostas migratorias se presentan en diferentes fases: En la fase solitaria, los insectos viven individualmente y permanecen en el área, mientras que en la fase gregaria exhiben el típico comportamiento de enjambre que encaja con su denominación como langostas migratorias. "En la mayoría de los casos, las langostas se encuentran en la fase solitaria, en la que evitan el contacto físico con sus congéneres y comen relativamente poca comida. Si la densidad de población aumenta debido a las lluvias y la comida suficiente, las langostas cambian su comportamiento en unas pocas horas; pueden oler, ver y tocarse entre sí. Estos tres tipos de estimulación aumentan los niveles de serotonina y dopamina en el cerebro de la langosta, lo que hace que las langostas solitarias se conviertan en langostas gregarias agresivas que son muy activas y tienen un gran apetito.
También liberan feromonas de agregación, lo que eventualmente conduce al enjambre y representa una gran amenaza para la producción agrícola. El canibalismo solo ocurre en la fase gregaria", explica el primer autor del estudio, Hetan Chang.
Los experimentos de comportamiento con la langosta migratoria Locusta migratoria mostraron que las tasas de canibalismo aumentaban con la cantidad de animales gregarios que se mantenían juntos en una jaula. Así, existe una relación directa entre la densidad de población y el comportamiento caníbal. Para averiguar si las langostas gregarias emiten olores particulares que no se producen en la fase solitaria, el equipo de investigación analizó y comparó todos los olores emitidos por langostas solitarias y gregarias en la etapa juvenil. De los 17 olores producidos exclusivamente en la fase gregaria, solo el fenilacetonitrilo (PAN) resultó ser una señal de olor que disuadió a otras langostas en las pruebas de comportamiento.
Para una mayor confirmación de la función de PAN, los científicos utilizaron langostas modificadas genéticamente que ya no podían producir PAN. "Mostramos que a medida que aumentaba la densidad de población, no solo aumentaba el nivel de canibalismo, sino que los animales también producían más PAN. Mediante la edición del genoma, pudimos eliminar una enzima responsable de la producción de este compuesto. Esto nos permitió confirman su fuerte efecto anticancerígeno, porque el canibalismo volvió a aumentar significativamente cuando los animales ya no pudieron producir el compuesto", dice Hetan Chang.
El mayor desafío fue encontrar el receptor olfativo que reconoce PAN. Dado que las langostas tienen más de 140 genes de receptores olfativos, el equipo de investigación tuvo que clonar tantos genes como fuera posible y probarlos uno por uno. Las pruebas en 49 receptores olfativos diferentes utilizando más de 200 olores relevantes finalmente llevaron a la identificación del receptor olfatorio OR70a como un detector altamente sensible y específico de PAN en la langosta migratoria Locusta migratoria. Los experimentos de comportamiento con langostas modificadas genéticamente cuyo receptor OR70a ya no funcionaba nuevamente mostraron una tasa de canibalismo fuertemente aumentada, lo que se debe al hecho de que las langostas ya no pueden percibir la señal de cese del canibalismo sin el receptor correspondiente.
Una feromona que controla el canibalismo es un descubrimiento absolutamente nuevo. Debido a que el canibalismo tiene un gran impacto en la dinámica de los enjambres de langostas, una comprensión fundamental de la ecología de la población de estos animales, en particular el efecto de PAN, abre nuevas posibilidades de control de langostas. "Si inhibes la producción de PAN o la función del receptor, podrías hacer que las langostas se comporten de manera más caníbal y potencialmente controlarse a sí mismas de esa manera", dice Bill Hansson.
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