La noche de los insectos zombis

Una mosca sigue su día a día, zumbando por aquí, zumbando por allá, pero entonces empieza a comportarse de forma extraña. Sus movimientos se vuelven lentos, su abdomen se hincha. De su cuerpo brota una pelusa blanca.

Hacia el atardecer, se produce un repentino estallido de movimiento cuando la mosca trepa hasta un lugar elevado, como la copa de una planta pequeña o un palo, y extiende sus piezas bucales. Expulsa un líquido pegajoso que la sujeta firmemente a su percha, levanta las alas y muere.

Abajo, otras moscas desprevenidas son alcanzadas por una lluvia de esporas blancas que salen disparadas del cadáver de la mosca muerta. Y el ciclo vuelve a empezar.

La sustancia blanca que envuelve a estas moscas es un hongo llamado Entomophthora muscae, que significa “destructor de insectos”. Se trata de un patógeno obligado —dependiente por completo de su hospedador— que infecta a las moscas y las convierte en “zombis” que ejecutan su voluntad.

Descubierto hace más de 160 años, las acciones de este hongo son tan alucinantes como macabras. Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo: ¿Cómo consigue el hongo controlar el cerebro de la mosca? ¿Cómo “sabe” que debe hacerlo en un momento concreto del día? ¿Qué genes de su genoma le ayudan a convertirse en un maestro de la manipulación?

En la actualidad, una oleada de experimentos está empezando a desentrañar la ciencia que se esconde tras este inquietante control mental.

Necrofilia mortal

Henrik H. De Fine Licht, biólogo evolutivo de la Universidad de Copenhague, es una de las pocas personas del mundo que trabaja con moscas domésticas “zombis”, Musca domestica. Aunque al principio se sintió atraído por el hongo E. muscae porque quería estudiar los patógenos obligados, “por supuesto, también me fascinaban los aspectos de manipulación del comportamiento y su funcionamiento”, afirma.

Esos detalles son como forraje para una película de terror. Una vez que el hongo infecta a la mosca, no se dirige directamente a los órganos vitales, sino que primero empieza a consumir grasas y otros nutrientes, matándola gradualmente de hambre, pero manteniéndola viva. Solo cuando se queda sin órganos no vitales para consumir empieza a controlar el comportamiento de la mosca, asegurando así su continuidad: al obligar a la mosca a buscar cierta altura y quedarse atrapada en ella, asegura una amplia distribución de sus esporas.

A De Fine Licht le intrigaban especialmente los informes que describían cómo el hongo manipula a las moscas haciendo que los cadáveres de las hembras resulten atractivos para los machos sanos. Los machos vuelan e intentan aparearse con los cadáveres infectados —y enseguida se infectan ellos mismos—. Para profundizar en la naturaleza de esta atracción fatal, De Fine Licht y su equipo trituraron cadáveres de moscas infectadas y no infectadas para extraer y analizar sustancias químicas, y analizaron el aire que rodeaba a los cadáveres. En 2022 reportaron que el hongo libera sustancias químicas volátiles que atraen a los machos.

Sin embargo, no está del todo claro si los volátiles atraen a las moscas macho con la promesa de sexo o de nutrición, afirma De Fine Licht. Una hipótesis que está siendo estudiada es que podrían sentirse atraídas simplemente porque creen que es comida. “Pero cuando se acercan, empiezan a oler algunos compuestos menos volátiles de los cadáveres, y eso provoca el comportamiento sexual”.

Annette Jensen, bióloga oaganismal de la Universidad de Copenhague, también observó algo intrigante en la reacción de otros insectos al olor de las moscas muertas. Ella y uno de sus estudiantes descubrieron que la tijereta —insecto que se alimenta de otros insectos— se siente atraída por los cadáveres esporulados de moscas infectadas por E. muscae y prefiere alimentarse de ellos antes que de cadáveres no infectados o infectados por otros tipos de hongos. Los científicos llegaron a sus conclusiones tras realizar experimentos en los que se colocaba a las tijeretas entre dos tipos de cadáveres y podían elegir hacia cuál de ellos dirigirse.

“Puede que haya algo en los volátiles de Entomophthora muscae que también atraiga a los depredadores”, dice Jensen, coautora de una revisión sobre hongos patógenos para los insectos en el Annual Review of Entomology. “¡Probablemente sea supernutritivo!”.

Otra víctima: la mosca de la fruta

La mayoría de los trabajos sobre moscas zombi se han centrado en las moscas domésticas, pero la bióloga molecular y zombióloga de Harvard Carolyn Elya puso sus miras en la investigación de las moscas de la fruta tras descubrir por casualidad algunas moscas zombis en su jardín cuando era estudiante de doctorado en la Universidad de California en Berkeley. Había puesto fruta podrida como cebo para capturar moscas de la fruta silvestres para experimentos y se sorprendió al ver algunas muertas con las alas levantadas en esa pose tan reveladora, con esporas blancas difusas en el abdomen. Rápidamente secuenció el ADN de las esporas y confirmó su presentimiento: estas moscas de la fruta eran víctimas de E. muscae.

Elya pasó a infectar Drosophila melanogaster, un modelo de laboratorio bien establecido que investigadores de todo el mundo han estudiado durante más de un siglo. Con este sistema E. muscae-D. melanogaster, ella quiere aprovechar el potente conjunto de herramientas de la genética de la Drosophila y estudiar el cerebro de la mosca para entender cómo el hongo realiza su manipulación.

En un informe de 2023, Elya y sus colaboradores demostraron que el hongo podría estar segregando algo en la “sangre” —la hemolinfa— de la mosca que ayuda a manipular sus neuronas. Cuando inyectó la hemolinfa de moscas infectadas en moscas no infectadas, estas empezaron a comportarse como si hubieran sido zombificadas.

Elya también descubrió que las neuronas circadianas de la mosca —las que le ayudan a seguir los ritmos cotidianos— pueden estar implicadas en el comportamiento de búsqueda de altura sensible al tiempo. El silenciamiento de conjuntos específicos de estas neuronas en el cerebro inhibió la actividad de búsqueda de altura en las moscas infectadas.

Elya también quiere entender este control mental desde la perspectiva del hongo y, para ello, ella, De Fine Licht y otros investigadores han secuenciado recientemente el enorme genoma de E. muscae. Centrándose en la cepa que infecta a las moscas de la fruta, los científicos reportaron el hallazgo de genes similares a uno llamado white-collar 1, que lleva instrucciones para fabricar un sensor de luz azul en un moho llamado Neurospora crassa. En N. crassa, el gen white-collar 1 desempeña un papel en los ritmos circadianos —por lo que los científicos plantean la hipótesis de que este gen podría estar implicado en la sincronización precisa al atardecer del comportamiento de las moscas infectadas, seguido por su muerte—.

Los científicos también descubrieron muchos genes que podrían ayudar al hongo a aprovechar al máximo los tejidos y nutrientes de la mosca. Entre ellos había genes especializados que codifican enzimas trehalasas, que digieren la trehalosa, el principal azúcar de la hemolinfa; proteínas como las quitinasas, que descomponen la quitina del exoesqueleto de la mosca; y lipasas, que descomponen las grasas.

“Tiene sentido, ¿verdad? Porque estos hongos están muy especializados en la forma en que utilizan a sus huéspedes —no matándolos primero y comiéndoselos después, que es una estrategia que utilizan muchos patógenos generalistas—, sino que crecen dentro de los insectos”, dice Elya. “Poder atacar específicamente hasta el último tejido de su huésped es importante”.

Y la búsqueda de más pistas continúa, con investigadores que van más allá del genoma estático para estudiar las copias de ARN de los genes que se producen cuando genes específicos están activos. En un artículo científico que aún no ha sido revisado por pares, Sam Edwards, investigador postdoctoral de la Universidad de Wageningen, en los Países Bajos, De Fine Licht y sus colegas revelan su análisis del ARN de la cabeza de la mosca doméstica en distintos momentos tras una infección por E. muscae. Al averiguar qué genes de la mosca y del hongo estaban activos dentro de la cabeza de la mosca, esperaban echar un vistazo a cómo el hongo manipula el comportamiento de la mosca.

El equipo detectó la actividad de un gen fúngico similar a uno llamado egt que está presente en ciertos virus zombificantes. Estos virus, como el E. muscae, obligan a sus víctimas infectadas —en este caso, orugas— a desplazarse a lugares elevados y, en un movimiento más truculento que el de sus homólogos fúngicos, hacen que las orugas se derritan y liberen las partículas víricas que se encuentran debajo. El gen egt desempeña un papel en este comportamiento de ascensión de las orugas inducido por el virus, por lo que los investigadores quieren saber ahora si el gen de E. muscae es clave para inducir la ascensión en las moscas infectadas.

Por si fuera poco, tanto el manuscrito preliminar (preprint) de De Fine Licht como un estudio reciente de la Universidad de California en Berkeley del que Elya es coautora concluyen que E. muscae podría no estar actuando solo. El hongo parece estar infectado por un virus al mismo tiempo que parasita moscas domésticas y moscas de la fruta. Sin embargo, aún está por ver si este virus ayuda al hongo a controlar la mosca.

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Elya, De Fine Licht y otros siguen queriendo saber cómo el hongo inicia su manipulación. Una hipótesis es que E. muscae libera directamente una sustancia química que activa las neuronas implicadas en el comportamiento de elevarse a la cumbre de la mosca. Pero otra hipótesis es que la presencia del hongo, que todo lo consume, y los consiguientes cambios fisiológicos en la mosca, desencadenan que las propias neuronas de la mosca liberen sustancias químicas para poner en marcha el proceso.

De Fine Licht desea que el sistema mosca-hongo zombi se enseñe en las escuelas para atraer a los jóvenes aficionados a la ciencia. Él y Edwards han publicado recientemente unas instrucciones sobre cómo observar el hongo zombi en el laboratorio. “Podría animar a los profesores de secundaria y a otros a probarlo, si quisieran”, afirma De Fine Licht.

Parte de esta labor consiste en recoger cadáveres de moscas en el campo y aislar el hongo a partir de ellos.

“O se podría intentar infectar algunas moscas sanas en el laboratorio juntándolas con el cadáver”, dice De Fine Licht. “Eso podría ser lo más divertido, ¿verdad? Intentar observar el comportamiento zombi en una cajita diminuta”.

Artículo traducido por Debbie Ponchner