Descubrieron en la mosca Drosophila y el mosquito Anopheles gambiae dos genes que codifican los receptores del sistema olfativo sensibles al dióxido de carbono. El hallazgo de investigadores estadounidenses podría abrir el camino para el diseño de repelentes específicos que bloqueen esos receptores en insectos trasmisores de enfermedades como la malaria, el dengue y la enfermedad de Chagas, entre otras.

(16/4/07 – Agencia CyTA-Instituto Leloir. Por Bruno Geller) – Es sabido desde hace tiempo que muchos insectos, incluidos los mosquitos, son capaces de detectar el dióxido de carbono (CO2). Sin embargo los receptores y los mecanismos involucrados en dicha percepción eran hasta ahora un verdadero misterio.

Investigadores del Laboratorio de Neurogenética y Comportamiento de la Universidad Rockefeller y del Departamento de Química Biológica de la Universidad de California, en los Angeles, Estados Unidos, descubrieron dentro del género de moscas Drosophila, que la detección del CO2 depende de la presencia de dos genes, el Gr21a y el Gr63, que codifican los receptores Gr21a y Gr63, localizados en las neuronas quimiosensibles del sistema olfativo. Los resultados fueron publicados recientemente en la revista científica Nature.

“El uso de un modelo de estudio como la mosca Drosophila en los experimentos en lugar de otra especie de insecto ofrece innumerables ventajas, en especial en cuanto a la cantidad de herramientas genéticas para trabajar”, afirma Pablo Schilman, investigador argentino especializado en comportamiento y fisiología de insectos de la Universidad de California en San Diego.

Según los autores del estudio, en base al conocimiento de los receptores de CO2 se podrían diseñar repelentes que reduzcan la atracción que ejerce en los mosquitos y otros insectos hematófagos el CO2 que liberan las personas al respirar.

Experimentos con Drosophila

Los autores del estudio, encabezados por Leslie B. Voshall, investigadora y profesora de la Universidad Rockefeller, pusieron moscas Drosophila en un laberinto en forma de T. La falta de un estímulo hizo que las moscas se distribuyeran al azar: aproximadamente el 50% de esos insectos fue a la izquierda y la otra mitad a la derecha del laberinto.

“Posteriormente, los investigadores instalaron en un lado del laberinto una corriente de aire atmosférico normal cuyos niveles de CO2 son de aproximadamente 0.035 por ciento, y por el otro lado una corriente de aire con 2 o 3 por ciento de CO2. Dado que las Drosophila evitan alta concentración de CO2 por sus efectos tóxicos, la mayoría iba hacia el lado del aire normal”, explica Schilman.

Tanto los experimentos de comportamiento realizados en el laberinto, como las medidas electrofisiológicas –medidas de las señales eléctricas producidas por las neuronas que indican si responden a un estímulo (CO2 en este caso)-, tuvieron como finalidad comprobar que las neuronas olfativas de las moscas eran funcionales y que podían diferenciar las variaciones de las concentraciones de CO2.

Una vez confirmada la funcionalidad de las neuronas olfativas, mediante el empleo de técnicas genéticas, eliminaron los genes Gr21a y Gr63 asociados a la detección olfativa de CO2. Poco después, Leslie B. Voshall y sus colegas observaron que las moscas no diferenciaban una corriente de aire con 2% de CO2 de una corriente de aire normal.

“El experimento demostró que el bloqueo de esos genes impedía que las moscas respondieran al CO2. Del mismo modo, los investigadores lograron que neuronas que generalmente no respondían al CO2 se volviesen sensibles al mismo al expresar estos genes”, señala Schilman.

A fin de generalizar los resultados obtenidos con Drosophila en otros insectos, Leslie B. Voshall y su equipo de investigación también identificaron en el mosquito Anopheles gambiae, responsable de la transmisión de la malaria, genes homólogos que expresan los receptores sensibles al CO2.

Utilización del CO2 por los insectos

El CO2 constituye un estímulo químico muy importante en la ecología de muchos insectos. “Las flores, como cualquier otro ser vivo, producen CO2, y mayor es la cantidad que producen cuanto mayor es su actividad metabólica. Hay una relación directa entre la cantidad de néctar que una flor produce y su tasa metabólica y liberación de CO2. Entonces, las mariposas pueden utilizar el CO2 como clave no solo para encontrar las flores sino también para hallar las flores más productivas”, explica Schilman.

Las abejas también son sensibles al CO2. Estos insectos, en respuesta a determinado umbral de CO2 acumulado en la colmena, adoptan un comportamiento de ventilación para hacer bajar su concentración a niveles normales y evitar de esa forma la intoxicación. De igual modo, otros insectos sociales como las hormigas deben ventilar sus nidos cuando los niveles de CO2 son muy elevados.

Atractores y repelentes

“Las vinchucas, las garrapatas, los mosquitos, así como otros insectos hematófagos, son atraídos por el CO2. Por tal motivo, no es de extrañar que se hayan inventado trampas de mosquitos que funcionan con CO2 como factor de atracción”, destaca Schilman.

El experto explica que muchas veces el CO2 no actúa como único factor para atraer a estos insectos, sino que su acción se suma a claves visuales u otros factores químicos como el ácido láctico, presente, por ejemplo, en la transpiración humana, o elementos de otra naturaleza como el calor, como sucede con las vinchucas.

Inclusive en insectos hematófagos, por ejemplo la vinchuca, la clave de CO2 sirve como atractor y repelente.

Cuando la vinchuca \”tiene hambre\” y está buscando una fuente de alimento, por ejemplo, un ser humano, un perro o una gallina, utiliza el CO2 como guía, pero una vez que comió, podría utilizar el mismo estímulo para alejarse del huésped ya que dejó de ser una fuente de alimento para transformarse en un posible peligro. “Si el hombre, perro, u otro animal se despierta, podría matar a la vinchuca. O sea que luego de alimentarse hay cambios fisiológicos en la vinchuca que hacen que la misma clave, el CO2, genere una respuesta repelente”, explica Schilman.

“Aunque la identificación de los genes de receptores de CO2 podría ser un gran avance en la lucha contra la transmisión de enfermedades por insectos hematófagos, la solución del problema, en el mejor de los casos, recién empieza”, concluye Schilman.