Knowing Neurons
¿Sabías que…?Sensación y percepción

La razón por la cual los mosquitos nos aman

Artículo original: Why mosquitoes love us, Megumi Sano

Traducido por Elisa Hernandez

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Desde la fastidiosa picazón en el brazo hasta horrendas enfermedades como la malaria, el Zika, el dengue, y la fiebre amarilla, las picaduras de mosquito pueden tener consecuencias muy desagradables. Pero alguna vez nos hemos preguntado ¿por qué estos insectos que nos pican la piel son tan buenos para detectar humanos? De manera no tan sorprendente, la respuesta yace en la neurociencia — en un campo especifico llamado quimiorrecepción, la detección de estímulos químicos.


¿Por qué es que algunas personas terminan con más picaduras de mosquitos que sus compañeros aun cuando todos han estado en el mismo lugar?

La quimiorrecepción se puede dividir en dos partes: el sistema olfativo, responsable de detectar lo que olemos y el sistema gustativo, responsable de detectar lo que saboreamos. En ambos sistemas, compuestos químicos como aromas, moléculas de comida, y feromonas se unen a receptores que inician una señal eléctrica que luego viaja a ciertas zonas del cerebro. Sin embargo, los sentidos del olfato y el gusto no son totalmente independientes el uno del otro. Estudios han demostrado que el olor afecta nuestra percepción del gusto (Stevenson et al., 1999). Entonces la próxima vez que queramos que un limón sepa menos agrio o que el chocolate sepa más dulce, podemos oler caramelo mientras comemos.

Los principios de la quimiorrecepción en los mosquitos

La comunicación química juega un rol esencial en la vida de los insectos porque permite la comunicación efectiva entre largas distancias y a su vez una percepción muy específica de estas señales. Como con la mayoría de los insectos, los principales órganos de la quimiorrecepción en el mosquito son las antenas, los palpos maxilares y los palpos labiales. Estos tejidos están cubiertos por pelos sensoriales llamados sensilios que comúnmente contienen dos o tres neuronas receptoras olfativas. La unión de una molécula estimulante (un aroma), inicia una cascada de interacciones proteínicas dentro de la neurona receptora olfativa lo cual lleva a la creación de un potencial de acción a lo largo de su axón. Las señales son llevadas al glomérulo, una estructura que recibe información de múltiples receptores responsables de detectar características aromáticas similares. El patrón de activación del glomérulo codifica ingeniosamente las características químicas del aroma y así éste es procesado por el cerebro. Como consecuencia, el mosquito puede detectar compuestos volátiles específicos de plantas, feromonas de otros mosquitos y ácido láctico, un componente del olor de un humano. Curiosamente, la unión de estas moléculas odoríferas es exitosa aun cuando el olor no se produce cerca del mosquito. De hecho, los mosquitos pueden detectar estos estímulos químicos a 50 metros de distancia, lo cual indica su gran dependencia en la quimiorrecepción para sus actividades cotidianas tales como la búsqueda de alimento.

Mosquito Anatomy Knowing Neurons
Aunque no todo es química

En una conferencia de neurociencia en la Escuela Universitaria de Londres (UCL, por sus siglas en inglés) en el 2016, la Doctora Leslie Vosshall de la Universidad de Rockefeller presentó un intrigante estudio sobre la comprensión y la modulación de la atracción de los mosquitos hacia los humanos. Ella enfatizó la importancia de la integración sensorial multimodal la síntesis de diferentes señales como la humedad, el olor, el dióxido de carbono, el calor y las señales visuales — en la habilidad de los mosquitos para detectar a los humanos.

… mientras que cada tipo de estímulo puede tener pequeños efectos por sí mismo, la combinación de estos estímulos desencadena respuestas importantes en la conducta de los mosquitos.

Cuando respiramos, exhalamos dióxido de carbono, y los mosquitos usan esto como una señal para encontrar hospederos humanos. En un estudio reciente, Vosshall y su equipo mutaron el gen AaegGr3, que codifica para una subunidad de los receptores de dióxido de carbono, para así inactivarlos. Cuando su equipo estudió el comportamiento de búsqueda de hospedero del mosquito, encontraron que estos mosquitos no solo no podían detectar dióxido de carbono sino que otros sentidos para detectar hospederos también fueron interrumpidos, ¡incluyendo el calor! Al obtener imágenes del glomérulo en los mosquitos usando un microscopio de dos fotones, los investigadores lograron observar esta integración al nivel de neuronas sensoriales en los lóbulos antenales — estructuras relacionadas con el sistema olfatorio en insectos que son sorprendentemente similares al bulbo olfatorio en los humanos. En otras palabras, mientras que cada tipo de estímulo puede tener pequeños efectos por sí mismo, la combinación de estos estímulos desencadena respuestas importantes en la conducta de los mosquitos.

¿Por qué sucede que algunas personas terminan con más picaduras de mosquitos que sus compañeros aun cuando todos han estado en el mismo lugar? El laboratorio de Vosshall está estudiando el papel que juega la fisiología del hospedero en la atracción de los mosquitos para poder identificar las características que nos hacen a algunos más atractivos que otros para los mosquitos. Resulta que las diferencias en el olor de la piel por sí solas pueden modular la atracción de los mosquitos, aun cuando otros factores tales como el dióxido de carbono y la temperatura, se mantienen constantes. Esto es interesante porque otros factores que contribuyen a la producción de olor, como la genética, la inmunidad, los metabolitos de la sangre, la dieta y el microbioma de la piel, pueden estar afectando la preferencia del mosquito hacia el hospedero.

Un nuevo enfoque: Nuestro sabor

Así que sabemos que la integración de estímulos quimiosensoriales se encuentra detrás de la motivación de un mosquito al picarnos. Pero, ¿exactamente cómo funciona esto? ¿Por qué son tan hábiles los sistemas quimiosensoriales de los mosquitos para distinguir humanos de animales, y también entre humanos? Estas preguntas motivaron a los investigadores en la Universidad de John Hopkins a examinar cuáles olores son agradables para los mosquitos y cuáles son repulsivos. Y los resultados de estos experimentos resultaron bastante fascinantes y para nada esperados.

… la razón por la cual los mosquitos aman chupar nuestra sangre es porque ¡tenemos buen sabor!

Un estudio realizado por el equipo del Dr. Christopher Potter sugirió que una área especializada del cerebro del mosquito puede mezclar el gusto con el olfato para crear sabores únicos y preferidos. Diseñaron una proteína verde fluorescente (o GFP, por sus siglas en inglés) dirigida a la membrana para etiquetar específicamente los axones y las dendritas de las neuronas receptoras olfativas en los mosquitos. Rastrearon estos axones marcados con GFP en el cerebro y encontraron que estos terminaban en dos regiones principales — una de las cuales fue esperada pero la otra no. Las proyecciones de las neuronas receptoras olfativas dirigiéndose desde las antenas y los palpos maxilares hacia los lóbulos antenales no fue sorprendente, ya que los investigadores sabían que estas estructuras juegan papeles importantes en el olfato. Sin embargo, lo realmente sorprendente fue que las neuronas receptoras olfativas de los palpos labiales proyectaban hacia la zona sub-esofágica, la cual siempre se había asociada con el gusto. El hallazgo llegó a ser un descubrimiento importante. Esta integración neuronal del olfato y el gusto puede ser la razón por la cual los mosquitos aman chupar nuestra sangre — porque ¡tenemos buen sabor!

Si bien estudios anteriores mostraron que las antenas y los palpos maxilares captan señales a largas distancias, este estudio ahora sugiere que los mosquitos también usan los palpos labiales a distancias cortas para «oler» el «sabor» del organismo frente a ellos. ¿Qué significa esto para el diseño de futuros repelentes de mosquitos? La Dra. Potter menciona:

«Esto sugiere que una combinación de repelentes podría evitar que los mosquitos nos piquen de dos maneras. Uno podría tener como blanco a las neuronas antenales y reducir la probabilidad de que se acerquen, mientras que otro podría ir dirigido a las neuronas gustativas y hacer que los mosquitos se alejen repugnados — antes de chupar nuestra sangre — si se acercan lo suficiente como para posarse sobre nosotros.»

El futuro de las investigaciones sobre los mosquitos
El estudio de la quimiorrecepción en los mosquitos es un avance reciente en el campo de la neurociencia. Hasta ahora, las moscas de la fruta (Drosophila melanogaster) han sido un modelo común en la investigación de la quimiorrecepción. No obstante, estos estudios recientes que se han enfocado en el comportamiento de búsqueda de hospedero en los mosquitos ofrecen una visión única sobre la creación de medidas preventivas contra muchas enfermedades mortales transmitidas por los mosquitos.

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Escrito por Megumi Sano
Ilustrado por Leslee Lazar
Traducido por Elisa Hernandez

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Why mosquitoes love us Knowing Neurons
Referencias

Riabinina, O., Task, D., Marr, E., Lin, C. C., Alford, R., O’brochta, D. A., & Potter, C. J. (2016). Organization of olfactory centres in the malaria mosquito Anopheles gambiae. Nature communications 7, no. 13010 (2018):
Stevenson, R. J., Prescott, J., & Boakes, R. A. (1999). Confusing tastes and smells: how odours can influence the perception of sweet and sour tastes. Chemical senses, 24(6), 627-635.
Altering the ‘Flavor’ of Humans Could Help Fight Malaria.” October 10, 2016. Hopkins Medicine.


Autora

Megumi Sano

Megumi asiste a la escuela secundaria en el Reino Unido y estudiará neurociencia en la universidad a partir del otoño del 2017. Desde que representó a Inglaterra en el Campeonato Mundial Internacional Brain Bee en 2016, ella se percató de la falta de acceso a recursos de neurociencia para los estudiantes de la escuela secundaria y ha estado abogando por la educación en neurociencia a través de sus roles como directora del Proyecto Synapse y como miembro de la junta de la Asociación Internacional Juvenil de Neurociencia. Megumi está trabajando junto a estudiantes de todo el mundo para diseñar un plan de estudios de neurociencia, la iniciativa Modern Youth Education, Leadership, and Inquiry in Neuroscience (MYELIN, por sus siglas en inglés) para las aulas de la escuela secundaria. Ella también trabaja como investigadora voluntaria en el Centro para el Desarrollo Cerebral y Cognitivo en la Universidad de Londres, y recopila datos de niños con trastorno del espectro autista. Ella está particularmente interesada en los enfoques computacionales de la cognición y el comportamiento.

Traductora

Elisa Hernandez

Author

  • Megumi Sano

    Megumi va al instituto en Reino Unido y estudiará neurociencia empezando en otoño de 2017. Desde que representó a Inglaterra en el International Brain Bee campeonato mundial en 2016, se dio cuenta de la falta de material sobre neurociencia para estudiantes de instituto y ha sido una defensora de proyectos educativos de neurociencia a través de su rol como Directora del Synapse Project y como una miembro ejecutiva del International Youth Neuroscience Association. Megumi trabaja junto con estudiantes de todo el mundo para diseñar un currículum en neurociencia, el Modern Youth Education, Leadership y Inquiry in Neuroscience (MYELIN) iniciativa para estudiantes de instituto. También trabaja como voluntaria en el Center for Brain and Cognitive Development en la University of London y colecta datos de niños con trastorno del espectro autista. Tiene particular interés en enfoques computacionales para el estudio de la cognición y comportamiento.

Megumi Sano

Megumi va al instituto en Reino Unido y estudiará neurociencia empezando en otoño de 2017. Desde que representó a Inglaterra en el International Brain Bee campeonato mundial en 2016, se dio cuenta de la falta de material sobre neurociencia para estudiantes de instituto y ha sido una defensora de proyectos educativos de neurociencia a través de su rol como Directora del Synapse Project y como una miembro ejecutiva del International Youth Neuroscience Association. Megumi trabaja junto con estudiantes de todo el mundo para diseñar un currículum en neurociencia, el Modern Youth Education, Leadership y Inquiry in Neuroscience (MYELIN) iniciativa para estudiantes de instituto. También trabaja como voluntaria en el Center for Brain and Cognitive Development en la University of London y colecta datos de niños con trastorno del espectro autista. Tiene particular interés en enfoques computacionales para el estudio de la cognición y comportamiento.