Cómo los microorganismos afectan la vida de los insectos y sus ecosistemas

Miguel Ángel Jiménez Burton, Rafael Urrea López y Alejandro Pereira Santana

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Los insectos, animales invertebrados que pueden encontrarse en prácticamente cualquier rincón del planeta, no están solos en su viaje por la vida. Dentro de ellos coexiste una extensa variedad de microorganismos como las bacterias, hongos, microalgas, virus y más, que interactúan con ellos en distintos niveles de complejidad, conformando lo que llamamos microbiota.

Los microorganismos son clave para la vida de los insectos, ya que les ayudan en aspectos como la alimentación y la defensa contra otros microorganismos o sustancias tóxicas de las plantas. La relación entre insectos y microorganismos es fascinante y se asemeja a nuestras interacciones sociales. Al igual que nosotros, los microorganismos eligen compañeros, estableciendo relaciones que van desde el beneficio mutuo, como en el comensalismo (por ejemplo, mariposas que se alimentan del néctar de las flores), hasta el parasitismo, donde un individuo se beneficia a costa del otro (como las cigarras parasitadas por hongos Cordyceps, que las convierten en zombis, similar a The Last Of Us). También existe el mutualismo, donde ambos se benefician, como las hormigas cortadoras de hojas que cultivan hongos para su alimentación. En casos de comensalismo y mutualismo, los microorganismos son esenciales para la defensa de los insectos, protegiéndolos contra patógenos y condiciones ambientales adversas, agregando complejidad a estas interacciones microscópicas (Figura 1).

¡Mesero hay una bacteria en mi mosca!

Una función crucial de los microorganismos en la salud de los insectos es la nutrición. En el intestino de los insectos, estos microorganismos descomponen compuestos complejos, como la celulosa de las plantas, para proporcionar azúcares simples que son fácilmente accesibles para la alimentación. Algunos hongos y bacterias presentes en los intestinos de los insectos producen nutrientes que complementan su dieta. Por ejemplo, en insectos hematófagos (esto es, que comen sangre), ciertos microorganismos pueden complementar sus requerimientos de vitamina B, mientras que, en insectos herbívoros, suministran aminoácidos esenciales. La microbiota actúa para complementar los nutrientes que pueden ser escasos en las dietas de varios insectos.

Los microorganismos también desempeñan un papel crucial al contrarrestar compuestos tóxicos de las plantas para los insectos. Por ejemplo, en la plaga de escarabajos de pulga, se descubrió que una bacteria llamada Pantoea puede degradar compuestos tóxicos de la col (o repollo), conocidos como isotiocianatos. De tal manera que la presencia de ciertos microorganismos es necesaria para que algunos insectos puedan digerir su dieta y no padezcan de algún malestar estomacal.

Soy tu escudo... soy tu espada

Además de ayudar en la nutrición, los microorganismos activan las defensas contra patógenos y sustancias tóxicas, como insecticidas o pesticidas, en los insectos. Algunos pulgones albergan microorganismos que no solo los protegen contra avispas parasitoides, hongos y virus, sino que también actúan como guardianes al producir antibióticos. Estos microorganismos son escudos biológicos que mantienen a muchos insectos a salvo de invasores microscópicos. Sin embargo, este equilibrio puede romperse, como se evidenció en el drástico declive de las poblaciones de abejas del género Apis en 2013. Inicialmente atribuido al uso excesivo de pesticidas, la historia es más compleja. Las abejas, al visitar cultivos fumigados, entraron en contacto con pesticidas, modificando su microbiota y disminuyendo la presencia de microorganismos beneficiosos del género Gilliamella y Cystofilobasidium. Esta reducción dejó a las abejas vulnerables a bacterias patógenas como Paenibacillus larvae, resultando en contagios, muertes y la disminución de las colmenas [3]. La función de la microbiota en abejas ha sido un tema de interés en los últimos años [4;5]. Este ejemplo destaca la importancia de comprender las interacciones entre insectos y microorganismos para preservar nuestro delicado ecosistema.

Oh, gracias por tus microorganismos, él nunca me regala nada

Hemos mencionado el papel que desempeña la microbiota en temas de nutrición y protección para los insectos, pero aún hay mucho más (Figura 2): la ciencia ha descubierto que los microorganismos son piezas clave en la reproducción de insectos. En el caso de las chinches ( Cimex lectularis), se ha revelado que las bacterias pueden influir de manera sorprendente en la fecundidad y la supervivencia de sus huéspedes al afectar la vitalidad de los espermatozoides. En el mundo de los mosquitos ( Aedes aegypti), la ausencia de ciertas bacterias del género Serratia y Elizabethkingia pueden tener un impacto negativo en la producción de huevos y el desarrollo de las larvas, destacando la importancia de la microbiota en su ciclo de vida. Por otro lado, en algunas especies de moscas de fruta ( Drosophila), se ha observado que ciertas bacterias del género Bacillus producen feromonas, entre ellas la llamada tetrametilpirazina, que desempeñan un papel fundamental en la atracción de las hembras, lo que destaca la sorprendente influencia de los microorganismos en el comportamiento y la reproducción de los insectos.

Al explorar el fascinante mundo del microbioma en los insectos, descubrimos una conexión inseparable entre estos diminutos seres. La microbiota no solo desempeña un papel en la nutrición y reproducción de los insectos, sino que actúa como un superhéroe invisible que protege a estos pequeños organismos en sus diversos hábitats. Comprender este microcosmos nos ofrece una valiosa lección sobre la biodiversidad y las interconexiones invisibles que sostienen nuestro planeta.

Este conocimiento no solo es relevante para la vida de los insectos, sino que tiene implicaciones que nos afectan a nosotros, los seres humanos. Estas relaciones benefician directamente a todos los ecosistemas, contribuyendo a fenómenos biológicos como la polinización, el control de poblaciones de insectos que podrían volverse plaga, así como la salud de la flora y fauna. Además, comprender estas interacciones entre microorganismos e insectos nos ayudaría a abordar desafíos agrícolas como el control de plagas [6] y a explorar la sostenibilidad y la conservación. Entender el valor de este diminuto mundo microbiano nos lleva hacia la preservación y cuidado de la biodiversidad, así como a la construcción de sistemas ecológicos más equilibrados y armoniosos entre la naturaleza y los seres humanos.

Lecturas recomendadas

1. Poveda, J. “Los microorganismos asociados a los insectos y su aplicación en la agricultura”. Revista Digital Universitaria, Vol. 20, Num. 1, enero-febrero de 2019. Universidad Nacional Autónoma de México. revista.unam.mx/2019v20n1/los-microorganismos-asociados-a-los-insectos-y-su-aplicacion-en-la-agricultura/
2. A. Ramírez-Cabello, L.A. Ibarra-Juárez, “La importancia de los microorganismos en los insectos”. Instituto de Ecología A.C. inecol.mx/inecol/index.php/es/ct-menu-item-25/ct-menu-item-27/17-ciencia-hoy/675-la-importancia-de-los-microorganismos-en-los-insectos
3. Ye MH, Fan SH, Li XY, Tarequl IM, Yan CX, Wei WH, Yang SM, Zhou B. Microbiota dysbiosis in honeybee (Apis mellifera L.) larvae infected with brood diseases and foraging bees exposed to agrochemicals. R Soc Open Sci. 2021 Jan 13;8(1):201805. DOI: 10.1098/rsos.201805. PMID: 33614099; PMCID: PMC7890499.
4. Corona M. (2015). “El papel de la nutrición en la desaparición de las abejas”. Biotecnología en Movimiento. 1(15)
5. Corona M. (2015). “El papel de la nutrición en la desaparición de las abejas: causas y soluciones (2da. parte)”. Biotecnología en Movimiento. 2(12).
6. Serrano L. y Quiñones-Aguilar E. (2021). Control biológico de patógenos de plantas. Interacciones, estrategias y mecanismos. Biotecnología en Movimiento. 24(5) .

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