En otras palabras, ¿la microbiota dicta la preferencia de apareamiento del huésped? Vamos a desarrollar la premisa y luego explorar si hay datos de apoyo.
Si la microbiota dicta la preferencia de apareamiento, es probable que tengan dos objetivos que se superponen. La evolución predice que exploramos tales asociaciones a través de la lente de la pregunta, ¿qué hay para los agentes de selección, es decir, los microbios ?
- Uno, para aumentar la probabilidad de progenie de tales apareamientos, lo que garantizaría que los futuros cuerpos colonicen. En otras palabras, la transmisión vertical de la microbiota de una generación a la siguiente. Este es un enfoque plausible ya que, después de todo, la selección natural manifiesta sus efectos sobre el tiempo generacional. Sin embargo, para que la microbiota se haya embarcado en un viaje tan evolutivo, tuvieron que depender de sus anfitriones. Al hacerlo, los destinos de los microbios anfitriones se entrelazan para siempre. Si el huésped se extingue, también lo hacen tales microbios. Por lo tanto, una presión de selección directa sobre interacciones específicas de huésped-microbio.
- Si la microbiota dicta la preferencia de apareamiento sin invertir en el resultado de la futura progenie, otra forma de maximizar su transmisión social, es decir, de propagarse de un cuerpo a muchos a través de una generación, es influir en otro comportamiento social, a saber, la virilidad .
Por lo tanto, la premisa de que la microbiota dicta la preferencia de apareamiento se reduce a hacer un trato de Fausto con su anfitrión para asegurar o maximizar la probabilidad de que la progenie del huésped, es decir, pasar a las futuras generaciones del anfitrión, o la virilidad del anfitrión, es decir, pasar a muchos anfitriones en La generación actual.
¿Hay algún dato que apoye la idea de que la microbiota influye en la preferencia de apareamiento del huésped? Sí, no en humanos todavía, pero abunda en insectos.
Datos experimentales de la influencia de la microbiota en la preferencia de apareamiento.
I. La microbiota puede influir en la preferencia de apareamiento de la mosca de la fruta.
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- Uno de los ejemplos más espectaculares y convincentes proviene de ese elemento básico de los estudios genéticos, a saber, la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster . Experimento relativamente simple.
- Separa una población de moscas de la fruta en dos grupos.
- Cultive moscas de la fruta en melaza (harina de maíz estándar, melaza, levadura, CMY, medio) o almidón durante varias generaciones sucesivas.
- Luego mezclarlos juntos.
- Las moscas de la fruta cultivadas en melaza o medio de almidón durante 11 generaciones mostraron preferencia de apareamiento homogámico.
- Las ‘ moscas de la melaza ‘ preferían aparearse entre sí. Las ” moscas de almidón ” también preferían aparearse entre sí (vea las figuras a continuación en 1 en el diseño del experimento y los resultados).
- ¿Prueba de que los microbios estaban involucrados? Rx antibiótico abolió la preferencia de apareamiento.
- Las moscas de la fruta se cultivaron en medios suplementados con antibacterianos, rifampicina, estreptomicina, tetraciclina, ya sea juntas o por separado.
- 10 experimentos independientes dieron lugar a preferencias de apareamiento al azar, 267 homogámicos y 263 heterogámicos.
- Estudios posteriores mostraron que el medio de almidón estaba asociado con Lactobacillus plantarum .
- Las moscas criadas en estos dos medios diferentes también tenían diferentes hidrocarburos cuticulares, es decir, feromonas sexuales .
II. Se demostró que la microbiota influye en la aptitud reproductiva de las termitas
- En un estudio, dos especies de termitas, Zootermopsis angusticollis y Reticulitermes flavipes , fueron alimentadas con el antibiótico, rifampicina, en las etapas iniciales de formación de colonias.
- Esto tuvo un efecto duradero tanto en la diversidad bacteriana intestinal como en la protozoaria, permanente en el primero y transitoria en el segundo.
- ¿Efecto sobre la reproducción?
- Se redujo la capacidad de puesta de huevos de la reina (oviposición).
- Esto retrasó el crecimiento de la colonia y redujo la condición física de la colonia (vea las figuras a continuación en 2).
- ¿Trascendencia?
- A lo largo del tiempo, la población de colonias de termitas estaría sesgada y dominada por termitas repletas de microbios a expensas de las termitas relativamente deficientes en microbios.
III. Se demostró que la microbiota influye en la aptitud reproductiva de la mosca del olivo
- En un estudio, se encontró que la capacidad de producción de huevos de las moscas del olivo, Bactrocera oleae , dependía de los aminoácidos esenciales suministrados por sus microbios intestinales.
- La producción de huevos en moscas cultivadas con una dieta estándar no se vio afectada por el antibiótico Rx.
- La producción de huevos en moscas cultivadas con una dieta que carece de aminoácidos esenciales se redujo drásticamente con el antibiótico Rx (ver figura a continuación en 3).
- Una vez más, la implicación es similar al ejemplo de las termitas, es decir, con el tiempo, las moscas repletas de microbios reemplazarán a las relativamente deficientes en microbios.
IV. Las técnicas de control de plagas descubrieron inadvertidamente el papel de la microbiota en la virilidad de los insectos machos
- La Técnica de Insectos Estériles ( SIT ) (4, 5) es un método importante para el control biológico de insectos que se consideran plagas. En este procedimiento, millones de insectos machos estériles se crían en fábricas y se liberan en la naturaleza. La idea es que estos machos estériles competirían con los machos de tipo salvaje y dado que sus apareamientos no serían productivos, con el tiempo, las poblaciones de plagas disminuirían. Como resultado, tales sistemas proporcionan datos convincentes para un papel de la microbiota en el aumento de la virilidad de los insectos.
- Uno de los inconvenientes de la SIT es que los métodos utilizados para esterilizar insectos machos, por ejemplo, la radiación gamma, también los hacen menos competentes para atraer y aparearse con hembras de tipo salvaje.
- Investigando las razones por las que los científicos llevaron a la microbiota de insectos a influir en su condición reproductiva.
- Por ejemplo, en la mosca de la fruta del Mediterráneo, Ceratitis capitata , la adición de la especie bacteriana, Klebsiella oxytoca , a la dieta de las moscas macho irradiadas mejoró sustancialmente su rendimiento en las pruebas de copulación (6, 7, 8, 9).
- Se observó un efecto similar del aumento de la capacidad de las moscas de la fruta macho estériles para atraer y copular con hembras de tipo salvaje cuando los machos irradiados fueron alimentados con probióticos que contenían especies de Enterobacter (10).
- ¿Cómo podrían estas bacterias influir en el comportamiento reproductivo de estos insectos hasta tal punto? Las posibilidades incluyen
- Químico, es decir, feromonas.
- Comportamiento, es decir, rituales de cortejo.
- Visual.
- Táctil.
- O combinación de alguno de estos.
Ejemplos naturales de influencia microbiana en la preferencia de apareamiento.
I. En Insectos
- Wolbachia es un simbionte bacteriano de artrópodos y nematodos (11,12, 13).
- Se estima que infecta> 50% de las especies de insectos (14).
- Wolbachia se transmite horizontalmente, es decir, de adulto a adulto de la misma especie.
- También se transmite verticalmente a través del citoplasma del huevo (12, 13).
- Entonces, ¿cómo influye Wolbachia en el apareamiento?
- Dado que Wolbachia es un endosimbionte heredado citoplásmicamente, puede causar aislamiento reproductivo al inducir incompatibilidad citoplásmica ( IC ) (15).
- Si una hembra infectada se aparea con un macho no infectado / infectado, resulta la progenie.
- Si una hembra no infectada se aparea con un macho infectado, los embriones mueren.
- Resulta que solo los huevos, no los espermatozoides, tienen Wolbachia porque las bacterias se eliminan durante la espermatogénesis, por lo que la IC está mediada por los huevos o más bien por la Wohbachia que albergan.
- El CI también es muy específico de la especie, como en el caso específico de la especie Wolbachia .
- Se han observado cepas de Wolbachia incompatibles que median en el CI en la naturaleza (16).
- Drosophila paulistorum proporciona evidencia de esto.
- Tiene muchas semiespecies que ocupan áreas geográficas diferentes, ligeramente superpuestas (17).
- Estas semiespecíficas muestran un fuerte aislamiento sexual que se correlaciona con cada una de ellas con una especie diferente de Wolbachia .
- Cuando se cruzan las semiespecies, <10% de los embriones sobreviven, y todos los machos son estériles (18).
- Cuando estas semiespecies eran antibióticos Rx, es decir, “curadas” de Wolbachia , su aislamiento sexual disminuyó inmediatamente (18).
- Los científicos también mostraron el papel de Wolbachia en la selección / aislamiento sexual en D. melanogaster mantenido por el laboratorio (19).
- Se seleccionaron dos cepas separadas utilizando dieta (metales pesados versus etanol).
- Después de 30 años, estas cepas se aislaron sexualmente y difirieron en su estado de infección de Wohbachia .
- Cuando Wolbachia se eliminó con el antibiótico Rx, el aislamiento sexual entre estas dos cepas se redujo en aproximadamente un 50%.
II. En las aves
- Los kittiwakes reproductores tienen una microbiota cloacal más similar en comparación con las parejas que no se reproducen.
- Cuando se bloqueó el contacto cloacal directo entre parejas reproductoras, sus comunidades microbianas cloacales se separaron .
- Por lo tanto, el contacto sexual entre parejas reproductoras hizo que su microbiota cloacal fuera similar (ver la figura a continuación de 20 que muestra una representación gráfica de los datos en 21).
- Este estudio indica intercambio horizontal de microbiota durante el sexo .
- ¿La microbiota compartida influye en la fecundidad / aptitud reproductiva? Hasta el momento desconocido.
Por lo tanto, los datos de una amplia variedad de animales muestran que la microbiota influye en la preferencia de apareamiento.
- También emergen dos principios generales. Microbiota simbiótica
- Puede influir en la reproducción del huésped al proporcionarles nutrientes esenciales que faltan en sus dietas. En otras palabras, una ventaja selectiva sin la cual los hosts pueden ser incapaces de desarrollarse o reproducirse normalmente.
- Puede inhibir selectivamente los apareamientos que disminuyen las posibilidades de su propia transmisión.
- ¿Evidencia en humanos? No hay datos todavía. Sin embargo, es temprano. Después de todo, el campo todavía está en su infancia.
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Gracias por la A2A, Mark Scacco.