 Crédito de la foto: Mike Lucibella |
(De izquierda a derecha) Jacob Idec, Scott Hotaling y J. D. Gantz buscan larvas de mosquito en musgo en la cima de una colina rocosa en una isla cerca de la estación Palmer. |
Lo que los Genes del Pequeño y Resistente Mosquito de la Antártida Pueden Decirnos
Los científicos están echando un vistazo de cerca al animal terrestre más grande de la Antártida.
Es un pequeño insecto llamado mosquito antártico, y no crece mucho más grande que una uña. Hay muchas preguntas persistentes sobre estas criaturas, y los investigadores esperan que un estudio amplio de su pequeño genoma pueda comenzar a revelar algunas respuestas.
Durante febrero y marzo, un equipo de científicos navegó en el buque de investigación Laurence M. Gould por la costa de la Península Antártica, realizando el estudio de mayor alcance del mosquito antártico hasta la fecha.
«Pudimos recolectar mosquitos que viven en diferentes lugares y experimentan diferentes entornos», dijo Nicholas Teets de la Universidad de Kentucky e investigador principal del proyecto. «Vamos a ver su composición genética subyacente para ver cómo su composición genética difiere en estas diferentes partes de la Antártida.»
Al comparar sus mapas genéticos, esperan aprender más sobre cómo estos insectos han persistido en el continente más duro durante millones de años, y lo que el futuro podría depararles.
«Estamos interesados en cómo estas poblaciones llegaron a estar donde están a lo largo de la historia de la Antártida», dijo Teets.
El proyecto cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias, que administra el Programa Antártico de los Estados Unidos.
No hay hormigas en la Antártida
Aunque los insectos son omnipresentes en todo el mundo, son algo así como una aberración en la Antártida.
«Los insectos son increíblemente raros en la Antártida. Se han encontrado un millón de especies de insectos en el Planeta Tierra y solo se pueden encontrar tres insectos en la Antártida, por lo que es un lugar muy difícil para que vivan los insectos», dijo Teets. «Estamos interesados en cómo pueden hacer eso, cuáles son las adaptaciones especiales y únicas que tienen que les permiten hacer frente a estos entornos antárticos extremos.»
De esas tres especies, solo Belgica antarctica, más comúnmente conocida como el mosquito antártico, es verdaderamente nativa del continente congelado. Son criaturas bastante resistentes, y tienen que serlo para vivir y prosperar en el continente más duro.
«Son lo que consideramos un poli extremófilo, lo que significa que son altamente tolerantes a muchos tipos diferentes de estrés», dijo Teets.
Viven y prosperan en condiciones extremadamente frías y secas, entornos que la mayoría de los seres vivos encontrarían francamente letales.
» El mosquito antártico pone un límite a muchas de esas cosas», dijo Scott Hotaling, investigador postdoctoral de la Universidad Estatal de Washington. «Es el insecto vivo más sureño del mundo. Es uno de los más tolerantes al frío. Es uno de los más tolerantes a la desecación. Tiene el genoma más pequeño, y es el único insecto endémico de la Antártida.»
Los propios investigadores están trabajando para comprender los límites de qué tipo de condiciones extremas pueden tolerar los mosquitos y cómo lo hacen.
«Nuestro trabajo ha comenzado como tolerancias fisiológicas básicas; cómo sobreviven aquí y qué son capaces de tolerar», dijo J. D. Gantz, fisiólogo de Hendrix College. «se ha convertido en hacer preguntas sobre qué tan bien se dispersa este insecto, qué tan bien puede llegar de un lugar a otro y cómo eso afecta el flujo de genes entre las poblaciones y también cómo coincide con las tolerancias fisiológicas en este animal de una población a otra.»
Estos insectos han desarrollado formas de hacer frente de alguna manera a las temperaturas bajo cero de la Antártida. Una de las esperanzas es que al aprender cómo estos mosquitos se han adaptado a congelarse sólidos durante más de la mitad del año, los investigadores puedan transferir algunas de esas técnicas para otros fines.
«Mi laboratorio también está interesado en la criopreservación, o la capacidad de almacenar cosas en el frío durante mucho tiempo», dijo Teets. «Parte de nuestro objetivo para estudiar las adaptaciones en especies como el mosquito antártico, que ya son muy buenos para la congelación, es ver si parte de esa información se podría aplicar para ayudar a congelar otras cosas, y tal vez incluso en el futuro, los conocimientos de especies como el mosquito podrían usarse para mejorar la criopreservación de tejidos y órganos humanos.»
Refrigeradores de mosquitos
Para estudiar el mosquito antártico, el equipo primero tuvo que salir y encontrar algunos. El equipo de campo navegó en el buque de investigación Laurence M. Gould por la costa de la Península Antártica, deteniéndose en más de 20 sitios en el camino para recolectar y almacenar muestras vivas.
» Esta temporada se centró principalmente en obtener las muestras para la genética de la población», dijo Teets. «estaban en el barco y tenían acceso a todos estos diferentes sitios de recolección a los que nunca habíamos estado antes.»
En cada sitio de campo, el equipo tomaba un pequeño bote a la orilla y se dispersaba, buscando mechones reveladores de crecimiento de plantas o algas que generalmente significaban que se encontrarían mosquitos debajo. Las larvas de mosquito son en sí mismas más pequeñas que un grano de arroz, pero a menudo se reúnen en grupos. Con cautela, con pinzas o un aspirador de succión, se pusieron a recolectar varias docenas de larvas de mosquito de cada sitio.
» Es particularmente útil obtener tantos porque actualmente no podemos criarlos en el laboratorio», dijo Jacob Idec, un estudiante de posgrado en Hendrix College. «De donde los obtenemos esencialmente es de recolección.»
Después de recoger lo que necesitaban de un lugar, buscaban un microambiente diferente, generalmente en algún lugar más alto, más lejos de la costa o generalmente más seco.
«Tenemos un montón de sitios y un montón de mosquitos,» Idec, dijo. «Hemos tenido muchos días buenos y hemos podido recolectar muchos mosquitos en muchos lugares diferentes, lo cual ha sido emocionante, y básicamente debería hacer que la genética que sale de esto sea más valiosa, tener más sitios y más ubicaciones.»
Al comparar mosquitos en diversos entornos y diferentes ubicaciones a lo largo de la península, el equipo espera ver qué tipos de diferencias genéticas existen entre las poblaciones y obtener una idea de cómo se adaptaron a su nicho particular en el continente.
«Estamos recopilando datos genómicos a gran escala de muchos individuos de cada población, por lo que obtendremos una buena perspectiva de la diversidad genética total dentro de la población y podremos tomar esos datos y compararlos entre las poblaciones», dijo Hotaling. «¿Hay un patrón de que, básicamente, cuanto más separados estás, más genéticamente distinto eres? O, debido a que estamos muestreando cosas como una cima de colina de mayor elevación versus un pequeño valle, o un lugar donde hay mucho guano de pingüino versus no, ¿la diferenciación genética se estructura por tipo de hábitat? Así que estos dos tradicionalmente en la literatura genética se llaman aislamiento por distancia, estás más separado por lo que eres más diferente, versus aislamiento por medio ambiente, donde no es distancia, es lo similar que es tu entorno.»
Esta pregunta de qué poblaciones son las más similares entre sí es de particular interés porque aunque los mosquitos son expertos en ello, prosperar en la Antártida no es un estilo de vida particularmente glamuroso. Pasan la gran mayoría de sus dos años de vida como larvas apenas móviles. Se asemejan a pequeños gusanos oscuros, se arrastran por debajo de la superficie, generalmente en parches de musgo o algas terrestres o incluso guano de pingüino. Durante unos ocho meses al año, las larvas se congelan, solo se descongelan para alimentarse durante los meses más cálidos del verano.
«Solo pasan de diez a 14 días como adultos», dijo Teets. «Cuando son adultos, no tienen alas. Tampoco tienen partes funcionales de la boca como adultos, no comen ni beben nada, simplemente se arrastran, buscan pareja, las hembras ponen sus huevos y luego mueren.»
Este ciclo de vida en gran parte habitado por el suelo, combinado con su ausencia de alas, presenta un rompecabezas para los investigadores que intentan averiguar cómo han sido capaces de extenderse tan ampliamente a lo largo de la Península Antártica.
» No hay un mecanismo claro para que este insecto se mueva, se disperse de un lugar a otro», dijo Gantz. «Los adultos son la fase de dispersión que viven solo unos días. No tienen alas, no montan en corrientes de aire, al menos yo diría que nunca los hemos visto montando en corrientes de aire, y lo hemos buscado. No flotan especialmente bien. No estamos muy seguros de cómo este insecto iría de isla en isla.»
Aunque el equipo no espera resolver todos estos misterios solo con sus datos genéticos, al saber qué poblaciones son más similares, pueden comenzar a hacerse una idea de cuán móviles son los mosquitos como especie. Hay otras preguntas persistentes sobre ellos que el equipo espera obtener algunas ideas.
Bichos difíciles
El pariente más cercano del mosquito proviene de la región patagónica de América del Sur, de la que la Antártida se separó hace unos 30 a 40 millones de años con la apertura del Pasaje Drake. Durante ese tiempo, el globo ha sufrido una serie de edades de hielo; épocas en las que los casquetes polares antárticos se hicieron aún más grandes, envolviendo las pocas áreas de refugio sin hielo del mosquito. Cómo la especie pudo sobrevivir a largas heladas profundas durante cientos de miles de años es otro misterio.
«De alguna manera han podido persistir en la Antártida a lo largo de estos ciclos de glaciación repetidos», dijo Teets. «Algunos de estos datos genéticos nos ayudarán a responder algunas de esas preguntas sobre cómo llegaron a estar donde están.»
Aunque los mosquitos han logrado sobrevivir a algunos tiempos intensamente fríos en el continente, el futuro se ve más cálido, y eso podría significar problemas para los insectos.
» Una de las pocas tensiones que no manejan bien es la alta temperatura», dijo Gantz. «Al menos desde un punto de vista teórico, el cambio climático no va a ser algo bueno, especialmente si, como sospechamos, no son muy buenos dispersándose, por lo que no tienen un mecanismo claro para moverse hacia el sur a medida que las cosas se calientan más al norte.»
Además, a medida que la península se calienta, los insectos del norte más cálido podrían comenzar a abrirse camino en el territorio del mosquito antártico y comenzar a expulsarlos.
«Nuestro primer sitio de este viaje fue la Península de Byers en la isla Livingston. Encontramos un mosquito diferente que se parece mucho a Belgica, pero tiene alas en los adultos», dijo Hotaling. «Es bastante fácil imaginar que si los límites latitudinales inferiores de esa especie se establecen por las bajas temperaturas, que están aumentando, podría dispersarse activamente hacia el sur y desplazar potencialmente a Belgica.»
Algunos de los estudios fisiológicos que el equipo ha planeado para los mosquitos que recolectaron podrían ofrecer una idea de qué tan bien responderá el mosquito antártico a las condiciones climáticas cambiantes. Sin embargo, es particularmente difícil saber con certeza qué es probable que suceda cuando todavía hay muchas preguntas básicas sin respuesta sobre los mosquitos antárticos.
«Apenas sabemos dónde están los límites de su población, ni siquiera tenemos nada cercano a una estimación del tamaño de la población, no sabemos si están aumentando o si están disminuyendo», dijo Gantz.
Debido a la lejanía de donde estos mosquitos llaman hogar, pueden pasar años, o incluso décadas antes de que los científicos puedan comenzar a manejar realmente algunas de estas preguntas. Debbie Harner, educadora del Living Arts and Science Center en Lexington, Kentucky, se unió al equipo de campo para ayudar a compartir su trabajo con el público e inspirar a la próxima generación de científicos que podrían asumir ese cargo.
«Tengo la oportunidad de compartir con los niños pequeños lo que están haciendo», dijo Harner. «Llevaré un programa antártico a la comunidad, compartiré lo que hemos hecho en este viaje y enseñaré a los niños sobre los animales antárticos como el mosquito y algunas de las adaptaciones que tienen.»
En este momento, los cientos de larvas que el equipo recolectó se dividen entre el laboratorio de Teets en Kentucky y el laboratorio de Gantz en Arkansas, mientras el equipo se prepara para comenzar su trabajo genético y fisiológico. El equipo tiene dos temporadas más de trabajo de campo planeadas y tiene la intención de regresar a varios de sus mejores sitios para recolectar más muestras.
Investigación financiada por la NSF en esta historia: Nicholas Teets, Universidad de Kentucky, Premio No. 1850988.