El hongo que convierte a las hormigas en estúpidos zombis

El Ophiocordyceps unilateralis controla a la anfitriona como un titiritero

La naturaleza puede volverse raramente extraña y atemorizante. Uno de los comportamientos animales más espantosos que conocemos es el del "hongo de la hormiga zombie" que toma el control de las hormigas vivas para extender sus esporas a otras hormigas. Los científicos han estudiado esta inquietante estrategia durante más de cien años, y todavía están aprendiendo más sobre ello. Un nuevo estudio descubrió que el hongo es en realidad aún más astuto de lo que se pensaba.

Investigadores de Penn State informan que el parásito controla a sus huéspedes sin infectar el cerebro. En cambio, como un magistral titiritero, el hongo toma el control de las extremidades de la hormiga, lo que obliga al anfitrión a actuar en contra de su propia voluntad. Es un nivel de maldad completamente nuevo.

El extraño parásito, conocido como Ophiocordyceps unilateralis sensu lato, fue descubierto por primera vez por el naturalista británico Alfred Russel Wallace en 1859, y actualmente se encuentra predominantemente en los bosques tropicales de Tailandia, pero también en los bosques tropicales de Brasil. Una vez que infecta a un carpintero o una hormiga obrera, el parásito fuerza a los músculos de su anfitrión a agarrar una hoja (u otra cosa) cuando, dónde y cómo lo quiere el hongo.

También obliga a la hormiga a deambular en una bruma borracha hasta que sujeta sus mandíbulas en la parte inferior de una hoja en lo que solo se puede llamar un cementerio de hormigas zombis. La hormiga muerta se ha convertido ahora en alimento, ayudando al hongo a convertirse en un tallo de la cabeza del huésped, que libera esporas en el suelo debajo de donde debe infectar a otras hormigas. El ciclo se repite y el hongo se beneficia.

[Imagen : Una hormiga manipulada por el "hongo de la hormiga zombie" muerde la parte inferior de una rama: su último acto antes de morir y convertirse en una plataforma para la reproducción de más hongos.]

Previamente, la investigación demostró que mientras se aferra a la hoja con el mortal agarre, las cabezas de las hormigas enfermas se llenan de células fúngicas y se atrofian los músculos que operan la mandíbula de la hormiga. Las mandíbulas que normalmente se abren y cierran ahora se han vuelto unidireccionales; solo pueden cerrarse. Esto evita que la hormiga afloje su agarre o deje caer la hoja. Otra cosa que hace el hongo es chupar todo el calcio de los músculos de la hormiga, causando una condición similar al rigor mortis.

Sin embargo, los investigadores de Penn State descubrieron algo diferente después de estudiar minuciosamente los cadáveres de las hormigas infectadas con un detalle sin precedentes. Los científicos primero infectaron a las hormigas con el temido hongo de control mental u otro hongo benigno con el fin de evaluar las interacciones celulares únicas del Ophiocordyceps u.

"Se sabe que el hongo secreta metabolitos específicos de los tejidos y causa cambios en la expresión del gen del anfitrión, así como atrofia en los músculos de la mandíbula de su hormiga anfitrión. El comportamiento de la hormiga alterada es un fenotipo extendido de los genes del parásito microbiano que se expresan a través del cuerpo de su anfitrión. Pero no se sabe cómo coordina el hongo estos efectos para manipular el comportamiento del anfitrión", dijo Mariden Fredericksen, autora principal del estudio.

Cada hormiga infectada se cortó en numerosas rebanadas de tejido de 50 nanómetros de las que se tomaron imágenes con microscopía electrónica de barrido y luego se apilaron para crear una imagen 3-D de alta resolución. Un sofisticado algoritmo de aprendizaje automático analizó luego las rebanadas para identificar rápidamente y con precisión las células de los hongos entre las células de las hormigas.

[Imagen: Imagen 3D de un músculo aductor de la mandíbula (rojo) rodeado de células fúngicas parasitarias (amarillo).]

Sorprendentemente, el análisis demostró que, si bien las células fúngicas se diseminaban por todo el cuerpo de la hormiga (cabeza, tórax, abdomen y patas), estas estaban ausentes del cerebro. Sin embargo, las células fúngicas se agruparon en las afueras del cerebro con las que interactuaba químicamente, como se informa en Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Normalmente en los animales, el comportamiento es controlado por el cerebro que envía señales a los músculos, pero nuestros resultados sugieren que el parásito controla el comportamiento del anfitrión periféricamente", dice David Hughes, autor principal del estudio. "Casi como un titiritero tira de las cuerdas para hacer un movimiento de marioneta, el hongo controla los músculos de la hormiga para manipular las patas y las mandíbulas del anfitrión".

De esta manera, dicen los investigadores, el hongo puede tomar el control de la hormiga mientras la mantiene viva, o al menos hasta que cumpla su propósito.

"Tenemos la hipótesis de que el hongo puede estar preservando el cerebro para que el huésped pueda sobrevivir hasta que realice su comportamiento final de mordedura, ese momento crítico para la reproducción del hongo", dice Hughes. "Pero tenemos que llevar a cabo investigaciones adicionales para determinar el papel del cerebro y la cantidad de control que el hongo ejerce sobre él".

Artículo científico: Three-dimensional visualization and a deep-learning model reveal complex fungal parasite networks in behaviorally manipulated ants