Dos sustancias aromáticas, denominadas decanal y undecanal, recuerdan a la piel de naranja y son quizá más conocidas por su uso en el perfume Chanel No°5. También son los compuestos que ayudan a los mosquitos a dirigirse a los humanos, según un nuevo estudio.
La investigación, publicada el 4 de mayo en Nature, muestra que cuando las hembras del mosquito Aedes aegypti huelen a los humanos, una vía única -el “glomérulo humano”- se activa en sus pequeños cerebros. El glomérulo responde especialmente al decanal y al undecanal, que son componentes volátiles del sebo humano, una sustancia aceitosa producida en las glándulas sebáceas repartidas por nuestra piel.
El Ae. aegypti transmite enfermedades como el dengue, el Zika y la fiebre amarilla. Si pueden elegir, los insectos prefieren el olor de los humanos al de otros animales. “Tienen cierta capacidad para diferenciar entre un huésped humano y uno animal, pero no se sabe qué olores ni qué vías neuronales están implicadas”, afirma Marcus Stensmyr, biólogo de la Universidad de Lund (Suecia) que no participó en el estudio. Los autores “han conseguido señalar un circuito específico que detecta un volátil humano, y este circuito no se activa cuando se presenta a los mosquitos el olor de los animales”, añade. “El artículo es un tour-de-force técnico”.
Diseñar un odorímetro
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La coautora Carolyn McBride, profesora de ecología, biología evolutiva y neurociencia en la Universidad de Princeton, explica que el equipo de investigación comenzó preguntándose: “¿qué hay de diferente en el olor humano que hace que este mosquito esté más interesado en nosotros que en los animales?” Utilizando la edición genética CRISPR, el equipo generó mosquitos que expresan el sensor de calcio GCaMP6f en las neuronas sensoriales olfativas. Cuando las neuronas se disparan y los niveles de calcio aumentan, el sensor se activa y emite fluorescencia, algo que antes solo era posible en organismos modelo como los ratones. “Esta fue la primera oportunidad en la que pudimos preguntarle al mosquito: ‘¿Qué sientes ahora?’”. dice McBride.
A continuación, los investigadores expusieron los mosquitos modificados a olores humanos, de rata y de oveja, utilizando un método recién desarrollado que Christopher Potter, neurocientífico de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins que no participó en el estudio, describe como un “avance impresionante”. En el montaje, voluntarios humanos que no se habían duchado durante unos días se tumbaron en una bolsa de teflón. El aire de las bolsas se recogía y se lanzaba a los mosquitos a través de varios tubos pequeños. Como comparaciones con animales, se colocaron animales vivos en una cámara de cristal, o pelo, piel y lana en una botella, a través de la cual se bombeaba aire hacia los mosquitos. “Una innovación clave fue el desarrollo de un sistema de entrega de olores mediante el cual podían capturar de forma precisa y reproducible y luego liberar olores complejos de humanos y animales al mosquito”, escribe Potter en un correo electrónico. “Con su nuevo sistema de entrega de olores, pudieron estimular con precisión al mosquito con [las concentraciones de olor que se esperaría que encontraran en la vida real]”.
Los olores humanos y animales comparten muchos de los mismos compuestos. Pero algunas moléculas son más abundantes en el olor humano que en el animal. Anteriormente, se pensaba que los olores complejos, como la mezcla de olores que desprenden los humanos, activarían muchos centros de procesamiento olfativo diferentes, o glomérulos, en el cerebro del mosquito, mientras que el olor animal activaría otro conjunto de glomérulos que se solaparía en parte. “Nos imaginamos que la única forma de distinguir [a los humanos y a los animales] sería un complicado patrón de actividad en el que algunas neuronas se activaran más intensamente y otras menos”, dice McBride, explicando que preveía que estarían implicadas al menos cinco poblaciones diferentes de neuronas.
Para sorpresa de los autores, las imágenes de las neuronas olfativas de los mosquitos cuando olían a humanos, ratas u ovejas mostraron una imagen mucho más simple; en respuesta a cualquiera de las especies animales no humanas, se activaron dos glomérulos. En respuesta al olor humano, se encendía un glomérulo específico de los humanos y uno de los glomérulos que también se activaban con los animales. “Nos sorprendió porque no pensábamos que fuera a ser tan sencillo”, dice McBride.
“Este trabajo hace el sorprendente descubrimiento de que, a pesar de que los olores son mezclas complicadas, estos mosquitos pueden utilizar un código neuronal simple para diferenciar a sus huéspedes preferidos (nosotros) de otros animales”, dice a The Scientist en un correo electrónico Laura Duvall, bióloga de la Universidad de Columbia que no participó en el estudio.
Aldehídos atractivos
A continuación, los investigadores profundizaron en la identificación de los compuestos a los que responde el glomérulo específico de los mosquitos. Un grupo de compuestos que destacaba eran los aldehídos, que abundan no sólo en los olores humanos y animales, sino también en los olores que emanan de las plantas y el suelo. Los autores determinaron que los olores de los animales eran abundantes en aldehídos de cadena corta, mientras que los humanos tenían más aldehídos de cadena larga, dice McBride. Los aldehídos de carbono de cadena larga, el decanal y el undecanal, resultaron activar fuertemente el glomérulo específico de los mosquitos en concentraciones fisiológicas, mientras que el glomérulo sintonizado tanto con los humanos como con los animales respondió a una serie de compuestos.
Los investigadores también descubrieron que los mosquitos que olían una mezcla de decanal, que activa el glomérulo específico de los humanos, y de 1-hexanol, que activa el glomérulo de los humanos y los animales, volaban contra el viento en busca de la fuente. “Y lo que es más importante, también demuestran que estos componentes son relevantes desde el punto de vista del comportamiento de los mosquitos: los mosquitos seguirán la mezcla binaria de olores sintéticos del mismo modo que responden al olor humano completo”, señala Duvall.
El decanal y el undecanal proceden probablemente del sebo, una sustancia aceitosa que, a diferencia del sudor, es segregada por los folículos pilosos independientemente de la actividad física. Encontrar un papel del sebo en la atracción de los mosquitos es novedoso, escribe en un correo electrónico Matthew DeGennaro, investigador de enfermedades transmitidas por vectores de la Universidad Internacional de Florida que no participó en el estudio. “Anteriormente, la mayor parte de la atención se ha centrado en los componentes del sudor humano, como el ácido láctico, o en cómo el microbioma de la piel humana procesa el sudor y el sebo en nuestro olor distintivo”.
Aunque los mosquitos manipulados permitieron a los investigadores observar las respuestas de los receptores olfativos, no se obtuvieron imágenes de otras neuronas que podrían desempeñar un papel en la detección de los seres humanos, señala DeGennaro, y añade que en el Ae. aegypti, un receptor llamado Ir8a “puede desempeñar un papel dada su capacidad para detectar el ácido láctico y otros olores humanos ácidos. . . . El ácido láctico es un componente del sudor humano que provoca la atracción de los mosquitos en combinación con el dióxido de carbono, no se conocen muchos olores capaces de hacerlo”. Actualmente se desconoce hasta qué punto estos receptores desempeñan un papel en la distinción de los animales no humanos de los humanos, escribe Potter.
McBride reconoce que es probable que haya señales más allá de las concentraciones de decanal y undecanal cuando los mosquitos se acercan mucho y deciden si se posan sobre una víctima potencial. Los experimentos en un túnel de viento comprobaron cómo los mosquitos deciden hacia dónde volar, con condiciones similares a las que se dan a uno o dos metros de distancia de los humanos. “No creemos que esto sea el final de la historia: no es la única forma en que reconocen a los humanos, pero creemos que es una de las partes más importantes”.
En futuros trabajos, Duvall dice que le gustaría que los investigadores compararan Ae. aegypti con especies de mosquitos que suelen picar a animales diferentes “para preguntar si utilizan el mismo tipo de codificación olfativa para distinguir a sus huéspedes preferidos, o si sus preferencias están mediadas por mecanismos distintos”.
Una posible aplicación de los conocimientos del estudio es el diseño de nuevos atrayentes y repelentes de mosquitos, escribe Potter. “Esto podría conducir al desarrollo de ‘super’ atrayentes que huelan aún mejor para un mosquito que un humano real, que luego pueden servir como cebos para atraer a los mosquitos lejos de los humanos”. Combinados con insecticidas, estos señuelos podrían utilizarse para reducir las poblaciones de mosquitos. Sin embargo, McBride advierte que se necesita más investigación. “Lo que podemos decir ahora es que si quieres diseñar una mezcla que sea realmente atractiva para estos mosquitos, deberías incluir al menos un poco de decanal o undecanal. Las nuevas técnicas de imagen neuronal podrían ser un gran paso adelante para buscar otros compuestos que inhiban o activen estas neuronas”, añade McBride. “Abre todo tipo de puertas para diseñar mejores repelentes y atrayentes”.