Con la tecnología de Blogger.
Home » Archives for noviembre 2013

Animal-Z (II): antZ

Posted by Marta (Zoe) Velasco 25 de noviembre de 2013 0 comments

In English below
Hoy seguimos con otro ejemplo de parásitos que zombifican a sus huéspedes. ¿Habéis sentido hablar sobre las hormigas zombies? Resulta que en las selvas tropicales de países como Brasil, China, Tailandia, entre otros, existe un género de hongos que parasitan hormigas (u otros artrópodos) que obligan a sus huéspedes a subir a una planta y anclarse en el anverso de una hoja para morir allí y que el parásito pueda reproducirse.

¿Cuál es este hongo y cómo consigue su propósito?
Realmente se sabe muy poco del mecanismo del control del comportamiento, pero poco a poco se han ido investigando varios aspectos de esta relación parasitaria. El hongo encargado de la zombificación es del género Cordyceps, un tipo de ascomiceto del cual existen hasta 400 especies distintas y que es especie-específico, es decir que cada especie infecta principalmente a una única especie de huésped. También pueden infectar otras especies muy relacionadas pero con un resultado menos efectivo de la manipulación del huésped o de su propia reproducción.
Las esporas del hongo entran al cuerpo del insecto a través de la cutícula mediante una actividad enzimática y empieza entonces a consumir tejidos blandos no-vitales para la hormiga. A medida que el hongo avanza en su ciclo reproductivo se va extendiendo a través de su cuerpo y produce unos compuestos que de alguna manera aún desconocida, afectan al comportamiento de la hormiga. El comportamiento que el hongo provoca en la hormiga es muy preciso. Primero la hace convulsionar para que se caiga del árbol dónde se encontraba para que no pueda retornar con su colonia. A continuación la obliga a desplazarse por alguna planta hasta una altura de 25 cm y lo curioso es que le induce a engancharse a la vena de una hoja que se encuentre concretamente en la parte norte de la planta, en ambientes con una humedad de aproximadamente el 95% y temperaturas de entre 20-30ºC. Se ha comprobado, además, que la mordedura se produce siempre al atardecer, posiblemente porque sea favorable para el ciclo de reproducción del hongo.
Hormiga infectada // Infected ant
La hormigas normalmente no se enganchan a las hojas; el hongo lo que provoca además de la mordedura es una atrofia de los músculos mandibulares de manera que los quelíceros quedan bloqueados. A partir de aquí el hongo va creciendo  de manera que partes del hongo salen de la hormiga para asegurar el anclaje a la hoja, a la vez que secretan substancias antimicrobianas para evitar la competición. En cuanto el hongo está listo para reproducirse los cuerpos fructíferos crecen de la cabeza de la hormiga y en cuanto se rompen liberan las esporas para infectar nuevos individuos y empezar así con el ciclo de nuevo.

¿Por qué es importante este hongo?
Estas especies de Cordyceps pueden llegar a matar colonias enteras. Ocasionalmente, las hormigas infectadas pueden llegar a caminar más allá del territorio de su colonia e infectar colonias vecinas. A veces las hormigas infectadas pueden ser detectadas por sus compañeras y éstas entonces la llevan fuera de la colonia para no infectar a las demás. Aunque la infección de estos hongos se propaga muy rápida y fácilmente, y podría parecer peligrosa para sus especies huésped, investigaciones han descubierto que Cordyceps no siempre acaba teniendo la efectividad que se esperaría. ¿A qué se debe esto? Resulta que el hongo parásito puede ser a la vez parasitado por otro tipo de hongo, un hiperparásito (o sea, un parásito de un parásito), que a su vez también es especie-específico, es decir, que cada especie solo parasita un única especie de hongo zombificador… ¡y recordemos que de este último se sabían unas 400 especies! Este parásito secundario, crece encima de los restos del cuerpo de la hormiga y de las extensiones de hongo que ya han salido de él e impide que Cordyceps libere casi la totalidad de sus esporas. A parte de este parásito, se ha visto que otros organismos como dípteros y otras especies que no se conocían también pueden parasitar a Cordyceps y dificultar su reproducción.
Así pues, las hormigas tienen un “salvador”, pero se podría pensar que Cordyceps podría desarrollar una manera de evitar su propio parásito. El hongo zombificador intenta crecer lo más lento posible para incrementar las probabilidades de que las hormigas entren en contacto con sus esporas, pero esto a su vez pone más fácil la situación al segundo hongo, que ataca principalmente a Cordyceps inmaduros; lo difícil es mantener un equilibrio.
Esta cadena de relaciones parasitarias es muy importante: si desaparecieran los hongos hiperparásitos, los primeros hongos proliferarían sin control poniendo en dificultades las especies de hormigas a las que parasitan; si fuera Cordyceps el que faltara, sería el segundo hongo el que acabaría desapareciendo y probablemente se dispararían las poblaciones de hormigas. Además de esto, conocer el mecanismo por el cual Cordyceps controla sus huéspedes puede dar interesantes pistas para el estudio del control de plagas. El problema que se están encontrando los científicos es que cada vez que vuelven a un lugar donde años atrás habían recogido muestras, la selva ha retrocedido o ha sido invadida por mala hierba.
Por último, y para los adictos a los videojuegos, tenéis que saber que hay un videojuego basado en una supuesta infección de Cordyceps a los humanos. El juego se llama The Last Of Us.


___
            Today I want to talk about another example of parasites that zombify their hosts. Have you ever heard about zombie ants? In tropical forests of countries like Brazil, China, Thailand and others, there is a genus of fungi which parasite ants (and other arthropods) forcing them to climb up a plant and anchor in the reverse of a leaf to die and allow the fungus to reproduce.
What is this fungus and how does it achieve its aim?
Actually, little is known about behaviour control mechanism, but investigations have been discovering some traits of this parasitic relation. The “zombifying” fungus is from Cordyceps genus, a kind of ascomycete with more than 400 species that is species-specific, that is to say that each species infects mainly one host species. They can also infect other highly related species with less effective manipulation results or reproductive success.
Fungus spores get into the insect’s body across the cuticle through enzymatic activity and then it starts consuming non-vital soft tissues of the ant. As the fungus move into its reproductive cycle it spreads through the ant’s body and produces some compounds which, in some unknown way, influence the insect’s behaviour. The induced behaviour in the ant is very precise. First, the fungus makes it convulse to fall from the tree to prevent it to go back with its colony members. Then it forces the arthropod to climb up a plant 25 cm high and induces o snag itself to the main vein of a leaf located in the northern area of the plant, in environments with 95% of moisture and temperatures between 20-30ºC. Furthermore, it has been proved that biting occurs at noon, it probably be favourable for reproductive cycle’s fungus.
Ants don’t usually anchor to leaves; what Cordyceps induces a part from the bite is an atrophy of the jaw muscles and so chelicerae are blocked. From here the fungus grows and some extensions get out of the ant to ensure the anchorage to the leaf at the same time it secretes antimicrobial substances to avoid competition. As soon as the fungus is ready to reproduce fruiting bodies grow in the ant’s head and when break, release spores to infect more individuals and start the cycle again.
Hormiga infectada // Infected ant

Why is this fungus important?
These species of Cordyceps can kill entire colonies. Occasionally, infected ants may walk farther from their colony area and infect neighbor colonies. Sometimes infected ants may be detected by their partners and then they take it and put it outside the colony to avoid the spread of infection. Even though this infection spread quickly and easily, and it may seem dangerous to their host species, recent research shows Cordyceps isn’t as effective as expected. Why? It seems that our fungus can be parasite by another kind of fungus, a hyperparasite (that is, a parasite of a parasite), which also is species-specific, that is to say, each species of these fungus only parasites one species of the “zombifying” fungus… and remember, there are more than 400 species of them! This secondary parasite, grows above remains of the ant and fungus extensions and prevent Cordyceps release most of their spores. Besides this parasite, other organisms like Diptera can parasite Cordyceps and make its reproduction more difficult to achieve.
Thus, ants have a “saviour”, but you may think that Cordyceps may develop some strategy to avoid its parasite. The zombifying fungus tries to grow very slowly to increase the odds that spores come into contact with ants, but this makes it easier the infection by the second fungus, which attacks mainly inmature Cordyceps; it is difficult to maintain a balance.
This network of parasitic relations is very important: if hyperparasitic fungus disappeared, first fungi would grow without control putting in trouble the infected ant species; if Cordyceps vanished, the second fungus would disappear and probably ant population would grow. Furthermore, knowing mechanism used by Cordyceps to control their hosts can give interesting clues in the study of pest control. The problem scientists are finding is that when they return to an area where they had collected samples, tropical forest has disappeared or it has been invaded by weeds.
Finally, and to the people addicted to videogames, you have to know there is a game based in a imaginary human infection by Cordyceps. The game is called The Last Of Us.

Animal-Z (I): crick-crickz

Posted by Marta (Zoe) Velasco 4 de noviembre de 2013 0 comments

In English below


          El estudio de los parásitos es todo un mundo, y hay una serie de casos en los que el parásito controla el comporamiento de su huésped. Hoy traigo un ejemplo de ello. Cuando una especie de gusano parasita a un grillo, este es “zombificado” y es obligado a buscar agua y a sumergirse en ella. Se ha descubierto que este comportamiento de búsqueda de agua en estos grillos infectados es debido a una manipulación para hacer que el grillo se dirija a la luz, en vez de a un cambio en la respuesta a la sed, como se creía previamente. El parásito, cuando es maduro, dirige al grillo al agua porque la necesita para seguir con su ciclo de reproducción. Cuando el grillo cae en un charco, el gusano sale de él. Parece ser además, que los grillos que no se ahogan y sobreviven a la infección vuelven a mostrar un comportamiento no-modificado.


¿Cómo se dieron cuenta los investigadores?

Se sabía de estudios previos que los grillos no se dirigen hacia el agua por detectar gradientes de humedad. Entonces pensaron que, igual que ocurre en otras especies parasitadas, podrían orientarse debido a cambios en la respuesta a la luz; por ejemplo, hay una especie de peces que cuando es parasitada por trematodos nada hacia la luz para ser capturada. Es más, los científicos consideraron que la atracción por la luz podría significar una mayor probabilidad para encontrar agua. Y es que, donde se muestrearon los grillos, en los bosques del sur de Francia, allí donde hay agua es donde más luz hay, por el reflejo de la luz en el agua y porque había menos vegetación ahí. Entonces se preguntaron si es que a lo mejor los parásitos podrían provocar sed en los grillos para inducirles a ir hacia el agua.

Explicamos los experimentos que realizaron a continuación. Se cogieron grillos no infectados en el bosque, y  grillos infectados de los alrededores. Estos fueron colocados en un compensador de locomoción, algo parecido a una bola, para medir su comportamiento de desplazamiento en respuesta a la luz. Simularon el reflejo del agua con un papel de aluminio iluminado y en el lado contrario pusieron una hoja de papel negra.

Lo que hicieron los investigadores fue comparar la actividad en la bola de locomoción en los grillos infectados y en los no infectados. También se examinó esta actividad en grillos que ya no estaban infectados al cabo de diferentes momentos en el tiempo. Los científicos hicieron salir los gusanos de los grillos sumergiéndoles en agua. Además de todo esto, realizaron estas mismas pruebas de locomoción en grillos ciegos (grillos infectados y no infectados con los ojos pintados de negro) y en grillos que habías estado privados de agua durante un par de días, para poder descartar esta opción.

¿Qué es lo que descubrieron?

Los investigadores averiguaron que los gusanos, al parasitar a los grillos hacen que estos se sientan atraídos por la luz. Resultó que ni los grillos ciegos ni los sedientos mostraron atracción por la luz. Además, se dieron cuenta que los grillos que estaban infectados se dirigían a la luz de manera más directa y rápida de lo que pudieran hacerlo los no infectados. En cuanto a los grillos desparasitados parece ser que permanecieron más activos que los grillos no infectados pero que tendían a tener un comportamiento similar al normal con el paso del tiempo.

A pesar de los resultados, tenemos que ser cuidadosos con este tipo de experimentos porque puede haber puntos débiles o cosas a mejorar. Primero de todo, los grillos infectados solamente fueron encontrados en los alrededores del bosque y a lo mejor esta población es más susceptible a las infecciones por este gusano parásito, o puede que tengan un comportamiento distinto a aquellos que viven dentro del bosque; para solventar este problema consideraría infectar a los grillos en el laboratorio. Otra mejora que podría realizarse en el diseño del experimento es el uso de agua en vez de la hoja de papel de aluminio. Por lo que se refiere a los grillos que se les priva de agua durante dos días, los mismos autores dicen que a lo mejor no es suficiente tiempo para provocar una respuesta. Además, sabemos que estos resultados deben de ser ciertos en los bosques del sur de Francia, por las características descritas al principio de estos bosques, pero no sabemos qué es lo que ocurre cuando esta situación no se cumple.

Todo esto pues, nos lleva a plantearnos varias preguntas como si podemos extrapolar estos resultados a especies en otras áreas geográficas o si sucede algo similar en otras especies parasitadas por estos gusanos. Por ejemplo, saltamontes parasitados por gusanos también se dirigen hacia el agua: ¿siguen este mismo mecanismo? Para acabar, teniendo una pista sobre el tipo de estrategia empleada por los parásitos ha de ser más fácil encontrar el mecanismo molecular que provoque esta respuesta. Todo esto, como siempre, puede ser información valiosa para la conservación de especies de grillos o de otros animales parasitados de forma similar.

______




Parasite study is a whole world, and there are a lot of cases in which parasite controls host behaviour. Today I give you an amazing example. When a species of hairworm infects a cricket is “zombified” and is forced to look for water and submerge in it. A study reveals that water seeking behaviour in hairworm infected crickets is due to a behaviour manipulation to look for light instead of a modified thirst response, as previously thought. The parasite directs the cricket to the fluid at worm maturity because it needs the water for reproduction. When the cricket falls in a pond, the hairworm emerges. The study also shows that surviving crickets return to the normal behaviour.

How did researchers find out?

They knew from previous findings infected crickets don’t orientate to water by detecting humidity gradients. Then they thought, like in other parasite infected species, alterations in response to light stimuli could occur, i.e. a fish species infected by trematodes swims to the light to be captured. Furthermore, scientists considered an attraction for light could improve the opportunities to find water. They justified water-places in the southern French forests remain more luminous at night than their surroundings and light reflection in water gives more exposure to light. They also wondered if parasites could cause some thirst response to induce this behaviour.
           We describe experiments here. Researchers collected uninfected crickets from the forest, and hairworm-infected crickets all found around the forest. The animals were placed in a locomotion compensator to assess their walking behaviour in response to light, in other words, they put them in a ball which registers crickets’ walking activity. Scientist simulated water light reflection with an illuminated aluminium foil in one side and in the other side they put a black paper sheet.
Locomotion compensator representation.

The research compared the walking activity in infected and uninfected crickets when exposed to a source of light. Scientists also examined the activity of ex-infected crickets in different times after worm emergence. Worm release was induced by putting infected crickets in water. Moreover, investigators tested how blind crickets move (infected and uninfected crickets with their eyes painted) and also how does work displacement behaviour in thirsty ones (deprived from water for two days) to discard a possible thirst response.

What did they exactly find?

Researchers found mature hairworms change cricket’s behaviour the way they feel attracted for light. They confirmed the outcome, because neither blind crickets nor thirsty ones exhibited interest for light. Furthermore, they found standard infected crickets approached to light not wandering around but straight to it and faster. Regarding ex-infected crickets, they remained more active than uninfected crickets but showed a tendency in return to the standard behaviour.

Despite the results, we have to be careful with tests because there might be flaws or mistakes that could change outcomes. In this case we can find some of them. First, infected crickets were found only around forest and might means crickets living around it are more susceptible to infections, or they might have a different behavior from those living inside the forest; to solve it I would consider infecting crickets at the laboratory. Another improvement in the experiment design might be the use of water instead of aluminum. Regard thirsty response, researches declare two days without water might not be enough for a thirsty response. Finally, we know results might be true in southern France forests because places where we can find water are more luminous than their surroundings, but we don’t know what happens where this situation is not accomplished.

Thus, all leads us to wonder many questions like if we can extrapolate the same findings to another places or if something similar might happens in another species infected by hairworms. For instance, worm infected grasshoppers also address to water; might they follow light? To finish, having a clue about the mechanism used by parasites, would be easier to find the molecular mechanism of the parasite proceeding. All these things can be valuable information in cricket conservation or in conservation of other species infected in a similar way.

Marta –Zoe-.

Copyright © Bioconzoervation. All rights reserved.

Super SEO created by Blogger Tuts From Jom Kenal Islam