Las avispas que domesticaron los virus

Si pincha el ovario de una avispa llamada Microplitis demolitor, los virus brotan en grandes cantidades, brillando como pasta de dientes azul iridiscente. “Es muy bonito y asombroso que haya tantos virus ahí dentro”, afirma Gaelen Burke, entomólogo de la Universidad de Georgia.

M. demolitor es un parásito que pone sus huevos en orugas, y las partículas de sus ovarios son virus “domesticados” que han sido afinados para persistir inofensivamente en las avispas y servir a sus propósitos. Las partículas del virus se inyectan en la oruga a través del aguijón de la avispa, junto con sus propios huevos. A continuación, los virus vierten su contenido en las células de la oruga, entregando genes que son diferentes a los de un virus normal. Estos genes suprimen el sistema inmunitario de la oruga y controlan su desarrollo, convirtiéndola en un vivero inofensivo para las crías de la avispa.

El mundo de los insectos está lleno de especies de avispas parásitas que pasan su infancia comiéndose vivos a otros insectos. Y por razones que los científicos no acaban de comprender, en repetidas ocasiones han adoptado y domesticado virus salvajes causantes de enfermedades y los han convertido en armas biológicas. Ya se han descrito media docena de ejemplos, y las nuevas investigaciones apuntan a muchos más.

Estudiando los virus en distintas fases de domesticación, los investigadores están desentrañando cómo se desarrolla el proceso.

Socios en la diversificación

El ejemplo por excelencia de un virus domesticado por una avispa es el grupo de los bracovirus, que se cree descienden de un virus que infectó a una avispa, o a su oruga huésped, hace unos 100 millones de años. Ese antiguo virus empalmó su ADN en el genoma de la avispa. A partir de entonces, formó parte de la avispa, transmitiéndose a cada nueva generación.

Con el tiempo, las avispas se diversificaron en nuevas especies, y sus virus se diversificaron con ellas. Los bracovirus se encuentran ahora en unas 50.000 especies de avispas, incluida M. demolitor. Otros virus domesticados descienden de distintos virus salvajes que entraron en los genomas de las avispas en distintas épocas.

Los investigadores debaten si los virus domesticados deberían llamarse virus. “Algunos dicen que sigue siendo un virus; otros, que está integrado y forma parte de la avispa”, explica Marcel Dicke, ecólogo de la Universidad de Wageningen, en los Países Bajos, que describió cómo los virus domesticados afectan indirectamente a las plantas y otros organismos en un artículo publicado en 2020 en el Annual Review of Entomology.

A medida que el compuesto avispa-virus evoluciona, el genoma del virus se dispersa por el ADN de la avispa. Algunos genes se descomponen, pero se conserva un conjunto básico: los esenciales para fabricar las partículas infecciosas del virus original. “Las partes se encuentran en lugares diferentes del genoma de la avispa. Pero aún pueden comunicarse entre sí. Y siguen fabricando productos que cooperan entre sí para crear partículas víricas”, explica Michael Strand, entomólogo de la Universidad de Georgia. Pero en lugar de contener un genoma vírico completo, como lo haría un virus salvaje, las partículas víricas domesticadas sirven como vehículos de entrega para las armas de la avispa.

Esas armas varían mucho. Algunas son proteínas, mientras que otras son genes en segmentos cortos de ADN. La mayoría se parecen poco a las de las avispas o los virus, por lo que no está claro su origen. Y cambian constantemente, enzarzadas en carreras armamentísticas evolutivas con las defensas de las orugas u otros huéspedes.

En muchos casos, los investigadores aún no han descubierto ni siquiera qué hacen los genes y proteínas dentro de los huéspedes de las avispas ni han demostrado que funcionen como armas. Pero han desentrañado algunos detalles.

Por ejemplo, las avispas M. demolitor utilizan bracovirus para introducir un gen llamado glc1.8 en las células inmunitarias de las orugas de las polillas. El gen glc1.8 hace que las células inmunitarias infectadas produzcan una mucosidad que les impide adherirse a los huevos de la avispa. Otros genes de los bracovirus de M. demolitor obligan a las células inmunitarias a suicidarse, mientras que otros impiden que las orugas asfixien a los parásitos en vainas de melanina.

Las avispas mantienen el control

Domesticar virus es probablemente una empresa peligrosa. Al fin y al cabo, los parientes silvestres de los virus domesticados pueden ser mortales, ya que obligan a las células a producir partículas víricas y luego a estallar, liberando su contenido. Algunos de ellos hacen que las entrañas de los insectos se disuelvan. De hecho, incluso en la situación domesticada, a veces las células especializadas de los ovarios de las avispas deben estallar para liberar partículas víricas.

“La avispa tiene que encontrar una forma de controlar ese virus para que no infecte y mate a la propia avispa”, dice Kelsey Coffman, entomóloga de la Universidad de Tennessee.

¿Cómo han evolucionado las avispas para controlar sus virus mascota? Lo más importante es que los han castrado. Las partículas víricas no pueden reproducirse porque no contienen los genes cruciales para crear nuevas partículas víricas. Estos permanecen en el genoma de la avispa.

Las avispas también controlan dónde y cuándo se producen las partículas del virus domesticado, presumiblemente para reducir el riesgo de que el virus se vuelva rebelde. Las partículas de bracovirus solo se producen en una cavidad del aparato reproductor de la hembra, y solo durante un tiempo limitado.

Y se han perdido por completo genes virales clave, de modo que los virus domesticados no pueden replicar su propio ADN. Esta pérdida se observa incluso en virus domesticados recientemente, lo que sugiere que se trata de un primer paso importante.

De hecho, cualquier gen vírico que no ayude a la avispa irá acumulando mutaciones. En los bracovirus, ha pasado tanto tiempo que los genes no utilizados son irreconocibles. En los virus domesticados más recientemente, los restos aún pueden identificarse.

Un “eslabón perdido” al descubierto

Tener un genoma lleno de virus muertos no tiene nada de especial. Los virus saltan a los genomas animales todo el tiempo; incluso nuestro propio ADN está plagado de sus restos. Pero solo se sabe que las avispas parásitas mantienen conjuntos enteros de genes que aún funcionan juntos para construir partículas virales.

Los investigadores están ansiosos por comprender cómo se inician estas relaciones. En busca de pistas, algunos recurren a una pequeña avispa naranja llamada Diachasmimorpha longicaudata, que podría estar en las primeras fases de domesticación de un poxvirus. El poxvirus no es un verdadero virus domesticado porque su ADN no ha entrado en el genoma de la avispa. En su lugar, se replica por sí solo en las glándulas venenosas de la avispa.

Al igual que otras avispas domadoras de virus, la D. longicaudata inyecta partículas víricas en su huésped, que en este caso es un gusano de mosca de la fruta. Y Coffman y Burke, con el investigador Taylor Harrell, han demostrado que sin el poxvirus, la mayoría de las larvas de avispa mueren. Pero, a diferencia de los virus totalmente domesticados, el poxvirus también se replica fuera de la avispa, produciendo nuevas partículas víricas en las células del gusano. La avispa se beneficia del poxvirus, pero no lo controla totalmente.

Este débil control podría reflejar el tipo de virus con el que empezaron las avispas, dice Coffman. La mayoría de los virus domesticados descienden de tipos de virus llamados nudivirus, que pueden integrarse en los genomas de las avispas con más facilidad que los poxvirus.

Pero también es posible que las avispas aún no hayan tenido tiempo suficiente. De hecho, la asociación avispa-poxvirus es tan nueva que solo parece estar presente en una especie de avispa. Incluso no está presente en otra especie tan parecida que Coffman no se dio cuenta al principio de que tenía ambas avispas en su laboratorio.

Aun así, el virus está aislado en determinados tejidos y solo se replica cuando los huevos se están desarrollando, lo que podría significar que D. longicaudata ya ha establecido algunas defensas. Los virus también parecen estar perdiendo su capacidad de transmitirse sin la ayuda de la avispa. “He probado alimentar a las moscas con una gran cantidad de virus y no parece que se infecten de esa manera”, dice Coffman.

El sistema poxvirus es apasionante, añade Coffman, porque se sabe muy poco sobre cómo comienza la domesticación de los virus. “No podemos retroceder en el tiempo y saber cómo empezó. Pero este sistema es nuevo. Tenemos esta instantánea de, se podría decir, el eslabón perdido”.

Aunque nadie sabe con certeza por qué se siguen domesticando los virus en las avispas parásitas, los investigadores sospechan que está relacionado con su estilo de vida. Los parásitos internos viven en las entrañas de sus huéspedes, entornos peligrosos que intentan matarlos activamente. Desde el punto de vista de las avispas, los virus son como paquetes cargados de herramientas para resolver este gravísimo problema.

Esta idea se ve respaldada por una investigación realizada en 2023 en la que se analizaron los genomas de más de 120 especies de avispas, hormigas y abejas. Los investigadores buscaron en estos genomas indicios de los tipos de virus que tienden a domesticarse. Dedujeron la presencia de virus domesticados detectando genes de virus que se han mantenido en un estado funcional a lo largo del tiempo evolutivo. Esta conservación no sería de esperar a menos que los genes ayudaran a las avispas a sobrevivir o reproducirse.

Como era de esperar, los insectos no parásitos mostraron pocos indicios de tener estos virus domesticados. Lo mismo ocurría con los parásitos que se desarrollan en el exterior del cuerpo de sus huéspedes, donde el sistema inmunitario no puede atacarlos. Pero en los parásitos que se desarrollan en el interior de otros insectos —los llamados endoparasitoides— los virus domesticados parecían ser mucho más comunes.

“Existe una conexión especial entre los virus y estos endoparasitoides”, afirma Julien Varaldi, biólogo evolutivo de la Universidad Claude Bernard Lyon 1, en Francia, y uno de los autores del estudio. “Sugiere que esos virus desempeñan un papel importante en la evolución de este modo de vida”.

Y con cientos de miles de especies de avispas e incontables cepas de virus, hay muchas posibilidades de que ambas entidades formen equipo. Es, dice Strand, “una caja de arena evolutiva llena de oportunidades”.

Artículo traducido por Debbie Ponchner