La biotecnología acechando a los mosquitos

Ángel E. Peláez-Aguilar, Sabino Pacheco e Isabel Gómez

Al concluir una temporada de calor extensa y agotadora, pocas cosas resultan tan estimulantes como el aroma a geosmina, esa molécula responsable del característico olor a tierra mojada que acompaña a las primeras lluvias y que nos envuelve con una sensación de frescura, como si la naturaleza finalmente se diera un respiro. Con la llegada de esta estación, ríos y presas comienzan a recargarse, asegurando el suministro de un recurso tan esencial para la vida como el agua.

Sin embargo, aunque esta época nos hace recordar el poder restaurador de la naturaleza y la importancia de cada ciclo de lluvia, “no todo es color de rosa”. Con las lluvias aparecen las condiciones perfectas para una plaga tan pequeña como molesta: ¡los mosquitos! (Figura 1). Estos pequeños insectos proliferan durante esta temporada y suelen invadir nuestros hogares, perturbando nuestro sueño con su peculiar ¡bzz, bzzzz, bzzzzzzzz!, y dejándonos con ronchas que arden, pican y desesperan. Aunque casi imperceptibles, su presencia nunca pasa desapercibida.

El gran ciclo de la vida

Estos inoportunos visitantes, pese a su mala fama, forman parte crucial de lo que Mufasa llamaría “el gran ciclo de la vida”. Cumplen funciones ecológicas importantes: sirven de alimento para muchas especies, desde insectos hasta mamíferos, y contribuyen a la polinización, favoreciendo la reproducción de ciertas plantas.

Curiosamente, los mosquitos macho ¡no se alimentan de sangre!, obtienen sus nutrientes exclusivamente del néctar de las flores. Son las hembras quienes, adaptadas como pequeños vampiros, necesitan la sangre para obtener los nutrientes que les permiten producir y desarrollar sus huevos.

Pero estos pequeños “vampiros” no solo han perfeccionado su estrategia para alimentarse, sino pueden actuar, sin saberlo, como caballos de Troya de una amenaza mayor (Figura 2). Algunos virus - como el dengue, zika, fiebre amarilla o chikungunya-, verdaderos maestros del engaño han aprendido a utilizar al mosquito como un medio de transporte para llegar a los humanos.

El proceso es tan fascinante como inquietante. Cuando un mosquito hembra pica a una persona infectada con algún virus, no solo obtiene la sangre que necesita: también ingiere millones de partículas virales que viajan hasta su intestino, la primera escala del viaje. Allí, los virus se multiplican hasta formar una verdadera “tropa invasora”, que luego se desplaza por el sistema circulatorio del mosquito hacia las glándulas salivales, su destino final.

Cuando el mosquito vuelve a picar, inyecta saliva que contiene sustancias que facilitan la succión de sangre, son estás moléculas las responsables del picor, ardor y las molestas ronchas. Junto con la saliva, los virus se infiltran silenciosamente el nuevo huésped humano. Una vez en la sangre, despliegan toda su artillería para multiplicarse, completar etapas clave de su ciclo de maduración y perpetuar la cadena de transmisión (Figura 3).

Esto nos lleva a reflexionar, ¿qué medidas podemos tomar frente a estas pequeñas amenazas? ¿es posible combatir al mosquito y a los virus sin alterar la naturaleza? ¿Hasta qué punto la ciencia puede llegar para detener la propagación de estos pequeños invasores?

La biotecnología como aliada en el control de mosquitos

Durante mucho tiempo, los pesticidas químicos han sido la principal herramienta para el control de mosquitos que transmiten virus que causan enfermedades. Sin embargo, su uso trae consigo importantes consecuencias: pueden ser tóxicos para los humanos y otros organismos, y contribuir a la contaminación del agua, tierra y aire. Por ello, es crucial buscar alternativas más seguras y, sobre todo, sostenibles para manejar estas plagas sin poner en riesgo nuestra salud ni la del ambiente.

Afortunadamente, con el paso del tiempo hemos desarrollado una poderosa aliada en esta tarea: la biotecnología. Esta disciplina nos permite aprovechar procesos y organismos vivos como bacterias, hongos, plantas, animales o incluso sólo partes de su maquinaria interna, como genes y proteínas con el fin de generar productos y desarrollar tecnologías que benefician a la sociedad.

Uno de los ejemplos más emblemáticos proviene de regiones zonas tropicales, donde el mosquito Aedes aegypti es el principal transmisor del dengue y Zika. El zika es un virus que, aunque afecta levemente a los adultos, en mujeres embarazadas puede ser muy peligroso y causar microcefalia en el feto. Para enfrentar este desafío, científicos de la empresa estadounidense Oxitec desarrollaron mosquitos ¡genéticamente modificados!, con un “gen mortífero” que hace que sus crías mueran antes de llegar a la adultez. Para sobrevivir, necesitan de un antídoto especial que no se encuentra fácilmente en la naturaleza. Además, para identificarlos se les incorporó un gen de coral marino que los hace brillar bajo luz especial. En Brasil, esta estrategia logró reducir hasta un 95% la población de mosquitos transmisores [1]

¡Pero esto es sólo el comienzo! La biotecnología avanza a pasos agigantados. Un ejemplo fascinante es el sistema CRISPR-Cas, un mecanismo natural que algunas bacterias utilizan para defenderse contra los virus. Funciona como unas “tijeras moleculares” capaces de cortar el genoma de los virus y así evitar que les causen daño. Este ingenioso mecanismo ha impulsado una revolución en la edición genética y también se está explorando su potencial para el control de mosquitos. En la universidad de California, se trabaja en una estrategia que modifica genes clave para los mosquitos: los machos se vuelven estériles y las hembras no sobreviven, reduciendo la población sin necesidad de ¡insecticidas químicos! Aunque esta alternativa se encuentra en fase experimental, es una estrategia prometedora [2].

Las bacterias también han demostrado ser verdaderas superhéroinas en esta lucha contra los mosquitos. Dos de las más destacadas tienen nombres muy curiosos: Wolbachia y Bacillus thuringiensis (Bt), cada una con un papel distinto. Wolbachia evita que los virus como dengue y zika se multipliquen dentro del mosquito, impidiendo que estos se transmitan al picar. Además, altera la reproducción de los mosquitos, contribuyendo a reducir su población de forma natural [3]. Por su parte, Bt es ampliamente utilizada en la agricultura para el control biológico de plagas. Esta bacteria produce unas proteínas especiales llamadas Cry y Cyt, que forman pequeños cristales tóxicos capaces de eliminar larvas de mosquitos con gran eficacia. Lo más sorprendente de estas proteínas es su alta especificidad: afectan únicamente al grupo de organismos objetivo, sin dañar a otras especies incluidos los seres humanos [4]. ¡Una solución natural y segura para el control de plagas! (Figura 4).

Y… ¿cuál es nuestro aporte en el combate contra los mosquitos?

En el laboratorio de Microbiología Molecular del Instituto de Biotecnología (IBt) de la UNAM, combinamos dos de las estrategias mencionadas anteriormente. Estudiamos cómo funcionan las proteínas Cry y Cyt, y utilizamos herramientas como CRISPR-Cas [5, 6] junto con otras técnicas de biología molecular y bioquímica, para desentrañar el mecanismo de acción de estas toxinas en Aedes aegypti. De esta manera, abrimos el camino hacia nuevas y más eficientes estrategias para combatir a los mosquitos y otros insectos plaga.

La biotecnología, junto con el esfuerzo de científicos de todo el mundo que día a día trabajan arduamente e innovan, demuestra que es posible desarrollar soluciones a problemas globales que, además de efectivas, sean respetuosas con el medio ambiente.

Sumando conocimientos y con la esperanza de que nuevas generaciones, ¡como tú!, se unan al camino de la ciencia, podremos avanzar hacia un mundo más seguro para todos y donde el “bzzzzz” de un mosquito deje de ser motivo de preocupación y sea simplemente un sonido más de la naturaleza.

Referencias

1. Carvalho, D. O., McKemey, A. R., Garziera, L., Lacroix, R., Donnelly, C. A., Alphey, L., Malavasi, A., & Capurro, M. L. (2015). Suppression of a field population of Aedes aegypti in Brazil by sustained release of transgenic male mosquitoes. PLOS Neglected Tropical Diseases, 9(7), e0003864. https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0003864. En esta publicación se describe la estrategia donde se liberan mosquitos macho que no pican ni transmiten enfermedades. Al aparearse con hembras silvestres, su descendencia muere antes de llegar a la edad adulta, lo que reduce gradualmente la población de mosquitos.
2. Li, M., Yang, T., Bui, M., Gamez, S., Wise, T., Kandul, N. P., Liu, J., Alcantara, L., Lee, H., Edula, J. R., Raban, R., Zhan, Y., Wang, Y., DeBeaubien, N., Chen, J., Sánchez, H. M., Bennett, J. B., Antoshechkin, I., Montell, C., Marshall, J. M., & Akbari, O. S. (2021). Suppressing mosquito populations with precision guided sterile males. Nature Communications, 12, Article 5374. https://doi.org/10.1038/s41467-021-25421-w. En esta publicación se describe como científicos desarrollaron una estrategia basada en CRISPR-Cas para controlar poblaciones de mosquitos, generando machos estériles y hembras incapaces de volar y que no sobreviven, reduciendo drásticamente la reproducción.
3. Crawford, W., & Page, T. (2023). Aedes aegypti mosquitoes infected with Wolbachia and their impact on transmission of dengue and Zika virus: A systematic review. Cochrane Database of Systematic Reviews, 2023(1), CD015636. https://doi.org/10.1002/14651858.CD015636.pub2. En este estudio se describe el uso de la bacteria Wolbachia que en mosquitos \Aedes reduce su capacidad de transmitir el virus, ofreciendo una estrategia prometedora y sostenible para prevenir la enfermedad.
4. Bravo, A., Gill, S. S., & Soberón, M. (2007). Mode of action of Bacillus thuringiensis Cry and Cyt toxins and their potential for insect control. Toxicon, 49(4), 423-435. https://doi.org/10.1016/j.toxicon.2006.11.022. En este estudio de nuestro grupo de investigación se describe sobre como las proteínas Cry y Cyt de Bacillus thuringiensis matan larvas de insectos de forma específica y segura, y se usan ampliamente para controlar plagas y mosquitos transmisores de enfermedades.
5. Reynaud E. (2016). Bienvenidos a la nueva era de la Ingeniería Genética. Biotecnología en Movimiento, 5(7) 23-27. https://biotecmov.ibt.unam.mx/services/pdfDownloader.php?id=NSoqXyoqNw==. En este artículo, se describe la técnica de CRISPR-Cas.
6. Reynaud E. (2023). El futuro es hoy (cuando el destino nos alcanzó). Biotecnología en Movimiento, 35(4). https://biotecmov.ibt.unam.mx/numeros/35/5.html. En este artículo se describe la autorización de la técnica de CRISPR-Cas para edición genética en el Reino Unido.

Lecturas recomendadas

1. ISGlobal. (2017). Mosquito: el animal más letal del mundo. Recuperado de https://www.isglobal.org/-/mosquito-el-animal-mas-letal-del-mundo.
2. Gómez, I., Pacheco, S. (2022). La bacteria Bacillus thuringiensis como bioensecticida en la agricultura actual. Biotecnología en Movimiento, 29(2). https://biotecmov.ibt.unam.mx/numeros/29/2.html
3. López-Molina, S., Bravo, A. (2022). ¿Cómo eliminan los bioinsecticidas de las bacterias Bt a los mosquitos? Biotecnología en Movimiento, 31(4). https://biotecmov.ibt.unam.mx/numeros/31/6.html