Amor y terror en el mundo de los insectos

No hay víspera del día de difuntos sin cuento de miedo. Y no hacen falta fantasmas ni fenómenos paranormales para ello, ya que la Naturaleza nos provee de historias que podrían inspirar muchas películas truculentas. Es el caso de la relación mortal entre la avispa esmeralda (Ampulex compressa) y las cucarachas. 

La avispa parasitoide

Las avispas-joya o avispas esmeralda (género Ampulex) son un caso único desde el punto de vista del comportamiento y de la Bioquímica. Viven en una amplia distribución, fundamentalmente en África, Sur y Sudeste asiático, América e islas del Pacífico; aunque en Europa también se encuentran, son poco abundantes.

Estas avispas son parasitoides, insectos que viven su vida adulta independientemente, pero que durante su estado larval parasitan y destruyen otro insecto hospedador. Normalmente, el adulto captura, ataca o inmoviliza al hospedador, sobre el que deposita un huevo. El hospedador servirá de refugio y alimento a la larva hasta su transformación en adulto, implicando la muerte del hospedador, normalmente lenta y macabra. Un ejemplo de comportamiento parasitoide lo tenemos en el cine: las películas Alien (Ridley Scott, 1979) y Aliens (James Cameron, 1986).

La avispa esmeralda se aproxima cuidadosamente a su víctima, una cucaracha de tamaño y fuerza muy superior a ella. Cuando localiza la posición de ataque adecuada, la avispa se lanza sobre la víctima, clavando su aguijón justo en una zona específica de su tórax, paralizando un par de las patas de la cucaracha. Esta parálisis dura un par de minutos, suficiente para la avispa, que se agarra fuertemente a lo que podríamos llamar el cuello de la víctima e inyecta veneno de nuevo, esta vez con gran precisión, directamente en el cerebro de la cucaracha.  La cucaracha entonces entra en un estado placentero, que dura unos 20 minutos, similar a un post-coito o el que se produce tras una comida abundante, en el que se dedica a limpiarse cuidadosamente, mientras la avispa espera. Tras ese tiempo, el veneno ha ido haciendo su efecto completo y la cucaracha pierde toda voluntad para realizar cualquier movimiento, reflejo de huida o defensa. Entonces, la avispa se acerca y mordisquea las antenas de la víctima (se cree que es un test para comprobar que el veneno inyectado haya hecho efecto, pero no sea tanto como para matar a la cucaracha). La víctima, a partir de ese momento, solo se moverá si la avispa, a la que ha dejado de ver como una amenaza, tira de ella. Dócilmente y en un estado cerebral inducido por unos niveles muy altos de dopamina (similar a los que tienen los enamorados o los individuos muy motivados), la cucaracha irá donde la avispa la lleve. Una vez en la guarida de la avispa, ésta coloca un huevo justo debajo de una de las patas y en una zona con acceso a tejidos blandos.

En unos tres días, la larva eclosionará del huevo y empezará a succionar la hemolinfa de la cucaracha mientras segrega un cóctel de compuestos antimicrobianos, hasta que, en la siguiente fase, una vez desarrolladas las mandíbulas, entrará dentro de su cuerpo y devorará lentamente sus tejidos internos, de modo selectivo para mantener viva a la cucaracha el mayor tiempo posible en una tortura que puede durar 8 días. Tras ese tiempo, tiene lugar la fase de pupación, y en cuatro semanas una nueva avispa adulta saldrá de los restos secos de la cucaracha. Es interesante que el efecto del veneno en el cerebro de la cucaracha dura unos 8 días (suficiente para cubrir el proceso). En experimentos en los que se retira el huevo de una cucaracha atacada, el animal se recupera y vuelve a la normalidad en ese periodo.

Avispa adulta emergiendo de los restos de una cucaracha muerta. Foto: Emanuele Biggi.

El veneno: un arma bioquímica perfecta

Este mismo año (2018), gracias a dos extraordinarios trabajos científicos se ha encontrado y caracterizado uno de los componentes únicos y esenciales del veneno de la avispa esmeralda: el péptido ampulexina. Además de estos nuevos compuestos, el veneno de la avispa contiene otra sustancia característica, que es la dopamina, neurotransmisor que, entre otras funciones, activa los circuitos cerebrales de placer y recompensa y tiene un efecto excitante que ayudará a mantener a la cucaracha con vida. El cóctel de ampulexinas y dopamina, inyectado directamente en el cerebro de la cucaracha, anula totalmente su voluntad, convirtiéndola en un dócil, amigable y enamorado sirviente de la avispa, que la seguirá ciegamente hacia un destino mortal: ser alimento de su carnívora descendencia.

Ampulexina 1 (izquierda) y ampulexina 2 (derecha), un pequeño péptido que forma una alfa-hélice y es el componente esencial y único del veneno de la avispa esmeralda. La ampulexina provoca hipocinesia (pérdida de la capacidad de moverse a voluntad) y hace que la cucaracha sólo se mueva cuando la avispa la dirige. Imagen tomada de  Moore et al., Biochemistry, 201857 (12), pp 1907–1916 DOI: 10.1021/acs.biochem.7b00916

El análisis mediante proteómica ha revelado que el veneno de la avispa contiene la ampulexina como uno de los componentes esenciales y únicos, característico de esta avispa. Además contiene otros péptidos no identificados (posiblemente relacionados en función, pero que pueden dar sorpresas) y otros componentes, comunes en venenos de insectos, arañas, escorpiones y serpientes. Los venenos de éstos animales, a pesar de su distancia evolutiva, tienen sorprendentes características comunes.


Proteínas del veneno de la avispa esmeralda. Imagen tomada de  Arvidson, R., Kaiser, M., Lee, S. S., Urenda, J. P., Dail, C. J., Mohammed, H., … & Adams, M. E. (2018). Parasitoid Jewel Wasp Mounts Multi-Pronged Neurochemical Attack to Hijack a Host Brain. Molecular & Cellular Proteomics, mcp-RA118.

Un componente habitual, muy abundante en el veneno, es la hialuronidasa. Esta enzima, componente importante en los venenos de abejas, avispas, arañas, serpientes y otros animales venenosos, tiene como función destruir el ácido hialurónico, degradando la matriz extracelular de los tejidos. En la abeja esmeralda, la hialuronidasa facilita la penetración en el cerebro de la ampulexina, haciendo que ésta tenga efecto. La hialuronidasa, inyectada en gran cantidad en el veneno de arácnidos, contribuye a licuar los tejidos de la víctima, que luego son succionados por la araña. Las células cancerosas humanas también liberan hialuronidasa, que facilita la invasión de los tejidos por los tumores malignos. Es curioso que la hialuronidasa humana es extremadamente similar a la hialuronidasa del veneno de abejas:

Superposición de las estructuras PDB 1FCV y PDB 2PE4 (hialuronidasa de abeja y de tumores humanos) mostrando la gran similitud de las estructuras. Las líneas gruesas coloreadas indican las partes homólogas de la proteína. El análisis estructural  a partir del Protein Data Bank indica que son similares con alta significatividad e idénticas en un 30% de la secuencia. (Imagen C. Menor-Salván-Protein Data Bank)

La similitud estructural y de secuencia de la hialuronidasa de los humanos y el veneno de abejas y avispas es sorprendente e indica que provienen del mismo ancestro común. En cierto modo, los humanos conservamos la “programación genética” para generar un veneno similar al de insectos, arañas y serpientes. 

Otro componente importante del veneno de nuestra protagonista (y de todos los insectos que pican) es la PLA2 o fosfolipasa A2. Esta enzima destruye los fosfolípidos y uno de sus efectos es provocar una respuesta inflamatoria y dolorosa, al liberarse ácido araquidónico de las membranas celulares atacadas por el  veneno. La PLA2 es una de las responsables del dolor asociado a la picadura de una avispa. Curiosamente, las abejas y avispas tienen una pequeña proteína llamada melitina, que acentúa la acción de la PLA2 y provoca un dolor intenso; esta proteína, al parecer, no se ha encontrado en el veneno de la avispa esmeralda (al menos no figura en los análisis más recientes). Es posible que esto contribuya a que la picadura sea menos dolorosa, lo cual ayudaría a que su víctima no se revuelva contra ella y a que el veneno ejerza su efecto hipnótico.

Esto que ha mostrado tan sólo es la punta del iceberg. En realidad, la composición de los venenos de insectos es muy compleja, contiene cientos de sustancias, muchas de ellas desconocidas, de modo que la acción del veneno es el resultado de todos ellos juntos. Muchas de éstas sustancias desconocidas podrían ser, algún dia, parte de tratamientos farmacológicos, lo que nos lleva a preguntarnos:

¿podría tener alguna utilidad éste veneno?

Alguien podría preguntarse: ¿esta mezcla de ampulexina y dopamina podría utilizarse para “zombificar” a los humanos, anular su voluntad y llevarlos donde uno quiera?. 

Es cierto que algunos componentes del veneno de avispa y abeja tienen potencial farmacológico. Por ejemplo el mastoparán, péptido que se encuentra en el veneno de avispas comunes, puede tener uso terapéutico como antiviral, antitumoral o en el tratamiento de la enfermedad de Chagas, gracias a su efecto tripanocida. La melitina, que provoca el dolor de la picadura de avispas y abejas, tiene efectos antitumorales muy prometedores. Poco a poco se van viendo más péptidos derivados del veneno de las avispas con actividad farmacológica, un campo de investigación reciente y que aún tiene que superar bastantes barreras.

Las temidas avispas, que no suelen despertar mucha simpatía, podrían ser una valiosa fuente de nuevos fármacos.

En el caso de las nuevas ampulexinas, es difícil que alguien pudiera usarlas de modo maligno para anular la voluntad en humanos. Hay que tener en cuenta que la avispa esmeralda inyecta el veneno directamente en el cerebro de la víctima, en una maniobra de precisión. La anatomía y fisiología del cerebro humano posiblemente no permita que las ampulexinas actúen de esa forma y, si lo hicieran, para conseguir convertir a un humano en zombi, el cóctel ampulexina-dopamina y todas las proteínas necesarias para que funcione bien, no puede ser inyectado o ingerido, sino que debería ser liberado en una zona específica del cerebro con precisión. De momento, la televisión, la política y la religión consiguen un efecto similar en humanos al que produce la avispa esmeralda en su víctima, y sin necesidad de complejos cócteles bioquímicos.


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