¿Por qué molestarse en hacer su propio veneno cuando simplemente puede reutilizarlo de la comida que come? Esa es la estrategia eficiente y de ahorro de energía que usan muchas orugas, al menos. Las plantas contienen todo tipo de defensas químicas desagradables, y las orugas adaptadas para manejar estos venenos los reciclan fácilmente para evitar todo, desde pájaros hasta hormigas y arañas.
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La nicotina también es uno de estos potentes químicos. En los animales no están adaptados para manejarlo, causa estragos en un receptor que media el control neuromuscular. El gusano del tabaco, sin embargo, da la bienvenida a ese veneno. Esta pequeña oruga verde se alimenta de hojas que contienen nicotina a niveles que matarían a otros animales. Los investigadores han notado que las orugas que se alimentan de más plantas ricas en nicotina tienden a tener niveles más bajos de depredación por hormigas y avispas que aquellas que comen hojas con niveles más bajos de nicotina. Pero cómo exactamente los insectos usan el químico para disuadir a esos depredadores siguió siendo un misterio.
Para obtener más información, los investigadores del Instituto Max Planck de Ecología Química en Alemania jugaron con la genética de las plantas de tabaco. Diseñaron algunas plantas para que se metieran con la capacidad de la oruga de reconocer la nicotina, silenciando un gen asociado a la nicotina que de otro modo se activaría cuando las orugas tragaran esa sustancia química. Luego adoptaron el enfoque de "preguntar al ecosistema", plantando las plantas de tabaco de ingeniería en Utah, donde crecen de forma nativa. El equipo dejó que la naturaleza se pusiera a trabajar, observando cómo las plantas silenciadoras de genes de nicotina afectaron los encuentros de las orugas salvajes con los depredadores naturales.
Rápidamente comenzaron a observar que las orugas estaban desapareciendo por la noche, pero desaparecían casi exclusivamente en las plantas silenciadoras de genes en lugar de las plantas normales sin ingeniería. Tras una investigación adicional, descubrieron que las arañas lobo nocturnas eran los depredadores responsables de recoger los jugosos bocadillos de oruga durante la noche. Esta observación confirmó que el gen particular silenciado por las plantas modificadas probablemente juega un papel importante en la capacidad de la oruga para utilizar la nicotina.
Una araña lobo disfruta de un almuerzo sin tabaco. (Foto por Pavan Kumar) Luego, los investigadores trasladaron su experimento al laboratorio, alimentando a las orugas con hojas que contienen nicotina y estudiando meticulosamente las respuestas moleculares y los niveles de concentración de nicotina en todo el cuerpo de los insectos. Curiosamente, una pequeña cantidad de nicotina consumida, alrededor del 0, 65 por ciento, seguía desapareciendo de los sistemas de orugas y no podía explicarse, estaban desconcertados de encontrar.
Para averiguar qué podrían estar haciendo las orugas, los investigadores llevaron a cabo estudios de laboratorio de observación, introduciendo orugas con y sin genes habilitadores de nicotina intactos en una arena parecida a un gladiador que contiene una araña lobo hambrienta. El comportamiento de ataque de la araña finalmente proporcionó la pista que el equipo necesitaba para descifrar el secreto defensivo de la oruga. Las arañas inicialmente saltaron sobre las orugas habilitadas para el gen de nicotina, pero luego saltaron hacia atrás antes de morder a su presa, como se muestra en este video:
(Video de Sagar Pandit) Sin embargo, cuando las arañas se encuentran con orugas cuyo gen de nicotina fue silenciado, felizmente comerían:
(Video de Sagar Pandit) No aparecieron trazas de nicotina en la piel de las orugas que repelen las arañas después del ataque, lo que llevó a los investigadores a probar el espacio alrededor de las orugas. Encontraron pequeñas bocanadas de nicotina que rodeaban el aire alrededor de las cabezas de las orugas traumatizadas. Un análisis más detallado reveló que las orugas extraen un poco de nicotina de su dieta para expulsarla como una nube de halitosis tóxica.
En otras palabras, en lo que respecta a las arañas, las orugas tienen un caso de muy mal aliento, describe el equipo en Actas de la Academia Nacional de Ciencias . En este caso, al menos, el equivalente de la naturaleza al humo de segunda mano resulta ser un salvavidas en lugar de un asesino.
