Wolbachia, la bacteria feminista radical

Wolbachia marcada con un fluoróforo rojo en el interior de células del aparato reproductor de Drosophila (fuente: microbewiki).

El entomólogo Donald Windsor definió la actuación de la bacteria Wolbachia con la siguiente frase: Wolbachia mata a los machos, produce la 'inmaculada concepción' y quizás acelera también la especiación.

Wolbachia fue descrita por primera vez en 1924 por los científicos Hertig y Wolbach. La encontraron presente en diversos tejidos, sobre todo en los reproductivos, del mosquito común Culex pipiens, y por eso a la bacteria se la bautizó como Wolbachia pipientis. Aunque era un endoparásito no parecía producir ninguna enfermedad ni nada interesante, así que el descubrimiento se quedó en un nombre más para el catálogo de especies bacterianas.

Veinticinco años después, en la década de los 50, uno de los campos más candentes en la investigación biológica era la genética. Y para ello se utilizaba a la mosca Drosophila melanogaster. Pero también se intentaba utilizar otros insectos entre ellos a los mosquitos del género Culex. Y ahí empezaron a observarse cosas raras. Había ocasiones en que si se cruzaban dos cepas de la misma especie de insecto no se generaba descendencia fértil. La razón era que había una incompatibilidad citoplasmática entre los espermatozoides de una y los óvulos de la otra. Pero nadie entendía el porqué de dicha incompatibilidad.

La respuesta llegó en el año 1971 de la mano de los investigadores Janice Yen y Ralph Barr. La culpable de dicha incompatibilidad era la bacteria Wolbachia. Si se cruzaban mosquitos macho infectados con hembras infectadas se producía descendencia sin problemas. Si se cruzaban mosquitos macho no infectados con hembras infectadas también se producía descendencia. Pero cuando los mosquitos machos infectados se cruzaban con hembras no infectadas, entonces no se producía descendencia. Janice Yen y Ralph Barr trataron a los machos infectados con antibióticos que eliminaban a las Wolbachias, y luego comprobaron que si se producía descendencia al cruzarles con hembras no infectadas.

Comparación de un ovario de mosca Drosophila infectado con Wolbachia marcada esta vez con un fluoróforo verde (foto izquierda) y un ovario no infectado (fuente: Wired).

¿Para qué le sirve a Wolbachia causar la incompatibilidad citoplasmática? Pues para favorecer la reproducción de las hembras infectadas y así conseguir infectar a toda la población de insectos. Wolbachia es capaz de transmitirse verticalmente, desde la madre a las crías. Eso explica porque los mosquitos machos no infectados se reproducían sin problemas con las hembras infectadas: toda su descendencia estará infectada. Y también explica porqué no hay descendencia entre machos infectados y hembras no infectadas. Wolbachia está presente en el depósito de esperma del insecto, pero no en los espermatozoides maduros y mata a los huevos fecundados si estos no provienen de una hembra infectada.

Cuando se supo que Wolbachia era la responsable de la incompatibilidad citoplasmática en los insectos muchos investigadores se interesaron por ella y así se descubrió que era una pariente de las Rickettsias, otro género de bacterias endoparásitas y que está relacionado evolutivamente con las mitocondrias presentes en las células eucariotas.

Pero la historia de Wolbachia no había hecho más que empezar. La incompatibilidad citoplasmática es un fenómeno bastante extendido, no sólo entre los insectos, sino también en gran parte de los otros grupos de artrópodos. Así que los entomólogos y los microbiólogos aunaron esfuerzos para determinar si dicha bacteria era la responsable de esos casos, y se encontraron con que sí, pero que además era también la responsable de otros fenómenos que alteraban la capacidad reproductiva de las poblaciones infectadas, como por ejemplo:


- Matar a los machos infectados, con lo que las poblaciones poco a poco van quedando constituidas exclusivamente por hembras infectadas. Esta bacteria elimina el sexo. Llegados a ese punto las hembras pueden reproducirse mediante partenogénesis. Es el caso de las avispas del género Trichogramma.

- Feminización de los machos. En insectos la determinación sexual viene dada por una determinada producción de hormonas durante el desarrollo. Wolbachia es capaz de alterar esa producción y transforma a los machos en hembras, o en machos estériles.

La infección por Wolbachia puede ser causa de un aislamiento reproductivo entre poblaciones infectadas y no infectadas lo que puede conducir a fenómenos de especiación, es decir, de aparición de nuevas especies. Incluso se ha llegado a describir que Wolbachia puede ofrecer ventajas a su hospedador. En el caso de Drosophila, se ha observado que las moscas infectadas son más resistentes a determinados virus RNA.

Pero lo que más llama la atención es la amplitud de la extensión de las infecciones de Wolbachia entre los artrópodos. Un 16% de los insectos tropicales están infectados y se piensa que el porcentaje a escala mundial es aun mayor. También están infectados otros grupos de artrópodos como las arañas y los isópodos, e incluso se ha descrito en algunos gusanos nematodos.

Entre estos últimos se encuentran diversas especies de filarias, los nematodos parásitos que causan la oncocerquiasis o ceguera de río, la elefantiasis o la dirofilariasis canina (el gusano del corazón en los perros). Y parece que Wolbachia tiene algo que ver con la patogenicidad causada por dichos parásitos. Al parecer el sistema inmune reacciona contra las Wolbachias presentes en los tejidos de esos gusanos. También se ha demostrado que la eliminación de la Wolbachia de las filarias causa su esterilidad o su muerte. Por ello, se han diseñado nuevas estrategias para la cura de las enfermedades producidas por estos nematodos basadas en el uso de antibióticos que maten a la Wolbachia en lugar de usar medicamentos anti-nematodos, ya que estos últimos son más tóxicos.

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Werren, J., Baldo, L., & Clark, M. (2008). Wolbachia: master manipulators of invertebrate biology Nature Reviews Microbiology, 6 (10), 741-751 DOI: 10.1038/nrmicro1969