Los insectos como aliados de la biotecnología: siete años de exploración en avispas sociales para la búsqueda nuevos compuestos antibióticos
Barra lateral del artículo
Contenido principal del artículo
Resumen
Los insectos son de los organismos más importantes en los ecosistemas terrestres, pero también
son indispensables en aquellos ambientes modificados por el hombre como los cultivos y las
ciudades. Los insectos han sido estudiados desde hace mucho tiempo pero, con el surgimiento
de la biotecnología, el enfoque que se le ha dado a los estudios está cambiando. Por ejemplo,
los insectos sociales están siendo investigados debido a las relaciones simbióticas que
mantienen con microorganismos productores de sustancias antimicrobianas. Es por este motivo
que en el Centro de Investigación en Biotecnología (CIB) del Instituto Tecnológico de Costa
Rica (ITCR) se han realizado investigaciones para determinar la presencia de actinobacterias
en colonias de avispas sociales, y probar su actividad antibiótica. Este manuscrito tiene como
objetivo realizar una revisión de los resultados obtenidos hasta el momento a partir de los
proyectos de investigación realizados en el CIB. De los diferentes proyectos se consolidó una
colección de 60 actinobacterias, que también inhibieron el crecimiento de cepas relacionadas
con patógenos humanos y de insectos. Debido a los resultados obtenidos, actualmente se
están desarrollando dos proyectos de investigación para analizar el genoma de las cepas con
mayor inhibición, y para caracterizar los metabolitos secundarios. A partir de las investigaciones
realizadas, se ha demostrado que las avispas de la tribu Epiponini mantienen asociaciones
con diversos géneros de actinobacterias que presentan actividad antibiótica, además de que
estas poseen una variedad de genes asociados a la producción de compuestos bioactivos.
Los resultados demuestran que estos organismos tienen un gran potencial para la obtención
de nuevos productos naturales antimicrobianos.
Detalles del artículo
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.
Los autores conservan los derechos de autor y ceden a la revista el derecho de la primera publicación y pueda editarlo, reproducirlo, distribuirlo, exhibirlo y comunicarlo en el país y en el extranjero mediante medios impresos y electrónicos. Asimismo, asumen el compromiso sobre cualquier litigio o reclamación relacionada con derechos de propiedad intelectual, exonerando de responsabilidad a la Editorial Tecnológica de Costa Rica. Además, se establece que los autores pueden realizar otros acuerdos contractuales independientes y adicionales para la distribución no exclusiva de la versión del artículo publicado en esta revista (p. ej., incluirlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro) siempre que indiquen claramente que el trabajo se publicó por primera vez en esta revista.
Citas
Hölldobler, T.B. y Wilson, E.O., The Superorganism: The Beauty, Elegance, and Strangeness of Insect
Societies, vol. 85. New York: W. W. Norton, 2009
F. Sánchez-Bayo y K. A. G. Wyckhuys, «Worldwide decline of the entomofauna: A review of its drivers», Biol.
Conserv., vol. 232, pp. 8-27, abr. 2019, doi: 10.1016/j.biocon.2019.01.020.
Arnold van Huis, Harmke Klunder, Esther Mertens, Afton Halloran, Giulia Muir, y Paul Vantomme, «Edible
insects: future prospects for food and feed security». Food and Agriculture Organization of the United Nations
FAO, 2013.
S. Belluco et al., «Insects and Public Health: An Overview», Insects, vol. 14, n.o
, Art. n.o
, mar. 2023, doi:
3390/insects14030240.
C. Jansen y K.-H. Kogel, «Insect Antimicrobial Peptides as New Weapons Against Plant Pathogens», en Insect
Biotechnology, A. Vilcinskas, Ed., Dordrecht: Springer Netherlands, pp. 123-144. 2011 doi: 10.1007/978-90-
-9641-8_7.
J. Gatehouse y D. Price, «Protection of Crops Against Insect Pests Using RNA Interference», en Insect
Biotechnology, vol. 2, pp. 145-168. 2011. doi: 10.1007/978-90-481-9641-8_8.
K. Mukherjee, E. Domann, y T. Hain, «The Greater Wax Moth Galleria mellonella as an Alternative Model Host
for Human Pathogens», en Insect Biotechnology, A. Vilcinskas, Ed., Dordrecht: Springer Netherlands. pp.
-14. 2011. doi: 10.1007/978-90-481-9641-8_1.
T. Roeder, K. Isermann, C. Wagner, y C. Warmbold, «Fruit Flies as Models in Biomedical Research – A
Drosophila Asthma Model», en Insect Biotechnology, A. Vilcinskas, Ed., Dordrecht: Springer Netherlands, pp.
-27. 2011. doi: 10.1007/978-90-481-9641-8_2.
M. Kaltenpoth, «Actinobacteria as mutualists: general healthcare for insects?», Trends Microbiol., vol. 17, n.o
, pp. 529-535, dic. 2009, doi: 10.1016/j.tim.2009.09.006.
A. Stow y A. Beattie, «Chemical and genetic defenses against disease in insect societies», Brain. Behav.
Immun., vol. 22, n.o
, pp. 1009-1013, oct. 2008, doi: 10.1016/j.bbi.2008.03.008.
S. Turillazzi, N. Meriggi, y D. Cavalieri, «Mutualistic Relationships between Microorganisms and Eusocial
Wasps (Hymenoptera, Vespidae)», Microorganisms, vol. 11, n.o
, Art. n.o
, may 2023, doi: 10.3390/microorganisms11051340.
M. Kaltenpoth et al., «‘Candidatus Streptomyces philanthi’, an endosymbiotic streptomycete in the antennae
of Philanthus digger wasps», Int. J. Syst. Evol. Microbiol., vol. 56, n.o
, pp. 1403-1411, 2006, doi: 10.1099/
ijs.0.64117-0.
J. Kroiss et al., «Symbiotic streptomycetes provide antibiotic combination prophylaxis for wasp offspring», Nat.
Chem. Biol., vol. 6, n.o
, pp. 261-263, abr. 2010, doi: 10.1038/nchembio.331.
M. D. Hastings, D. C. Queller, F. Eischen, y J. E. Strassmann, «Kin selection, relatedness, and worker control
of reproduction in a large-colony epiponine wasp, Brachygastra mellifica», Behav. Ecol., vol. 9, n.o
, pp. 573-
, ene. 1998, doi: 10.1093/beheco/9.6.573.
A. V. Santos, R. J. Dillon, V. M. Dillon, S. E. Reynolds, y R. I. Samuels, «Ocurrence of the antibiotic producing
bacterium Burkholderia sp. in colonies of the leaf-cutting ant Atta sexdens rubropilosa», FEMS Microbiol. Lett.,
vol. 239, n.o
, pp. 319-323, oct. 2004, doi: 10.1016/j.femsle.2004.09.005.
C. R. Currie, J. A. Scott, R. C. Summerbell, y D. Malloch, «Fungus-growing ants use antibiotic-producing bacteria to control garden parasites», Nature, vol. 398, n.o
, pp. 701-704, abr. 1999, doi: 10.1038/19519.
P. Graystock y W. O. H. Hughes, «Disease resistance in a weaver ant, Polyrhachis dives, and the role of
antibiotic-producing glands», Behav. Ecol. Sociobiol., vol. 65, n.o
, pp. 2319-2327, dic. 2011, doi: 10.1007/
s00265-011-1242-y.
E. B. Van Arnam et al., «Selvamicin, an atypical antifungal polyene from two alternative genomic contexts»,
Proc. Natl. Acad. Sci., vol. 113, n.o
, pp. 12940-12945, nov. 2016, doi: 10.1073/pnas.1613285113.
M. Poulsen, W. O. H. Hughes, y J. J. Boomsma, «Differential resistance and the importance of antibiotic production in Acromyrmex echinatior leaf-cutting ant castes towards the entomopathogenic fungus Aspergillus
nomius», Insectes Sociaux, vol. 53, n.o
, pp. 349-355, ago. 2006, doi: 10.1007/s00040-006-0880-y.
C. Tranter, P. Graystock, C. Shaw, J. F. S. Lopes, y W. O. H. Hughes, «Sanitizing the fortress: protection of ant
brood and nest material by worker antibiotics», Behav. Ecol. Sociobiol., vol. 68, n.o
, pp. 499-507, mar. 2014,
doi: 10.1007/s00265-013-1664-9.
A. A. Madden, A. Grassetti, J.-A. N. Soriano, y P. T. Starks, «Actinomycetes with Antimicrobial Activity Isolated
from Paper Wasp (Hymenoptera: Vespidae: Polistinae) Nests», Environ. Entomol., vol. 42, n.o
, pp. 703-710,
ago. 2013, doi: 10.1603/EN12159.
B. Matarrita-Carranza et al., «Streptomyces sp. M54: an actinobacteria associated with a neotropical social
wasp with high potential for antibiotic production», Antonie Van Leeuwenhoek, vol. 114, n.o
, pp. 379-398, abr.
, doi: 10.1007/s10482-021-01520-y.
B. Matarrita-Carranza, R. D. Moreira-Soto, C. Murillo-Cruz, M. Mora, C. R. Currie, y A. A. Pinto-Tomas,
«Evidence for Widespread Associations between Neotropical Hymenopteran Insects and Actinobacteria»,
Front. Microbiol., vol. 8, oct. 2017, doi: 10.3389/fmicb.2017.02016.
Jeanne RL, «The swarm founding Polistinae», en The Social Biology of Wasps, Ross KG, Matthews RW (eds.).,
Ithaca: Cornell University, 1991, pp. 7-29.
V. Corby-Harris, P. Maes, y K. E. Anderson, «The Bacterial Communities Associated with Honey Bee (Apis
mellifera) Foragers», PLOS ONE, vol. 9, n.o
, p. e95056, abr. 2014, doi: 10.1371/journal.pone.0095056.
S. Schmidt, S. Kildgaard, H. Guo, C. Beemelmanns, y M. Poulsen, «The chemical ecology of the fungusfarming termite symbiosis», Nat. Prod. Rep., vol. 39, n.o
, pp. 231-248, feb. 2022, doi: 10.1039/D1NP00022E.
Chavarría-Pizarro, L, «Los insectos y la biotecnología: avispas sociales como fuente de nuevos compuestos
antibióticos», Revista Tecnología en Marcha, vol. 32, 2019, doi: https://doi.org/10.18845/tm.v32i9.4639.
M. V. Baio, F. B. Noll, y R. Zucchi, «Shape differences rather than size differences between castes in the
Neotropical swarm-founding wasp Metapolybia docilis (Hymenoptera: Vespidae, Epiponini)», BMC Evol. Biol.,
vol. 3, n.o
, p. 10, may 2003, doi: 10.1186/1471-2148-3-10.
F. S. Nascimento, I. C. Tannure-Nascimento, y R. Zucchi, «Behavioral mediators of cyclical oligogyny in the
Amazonian swarm-founding wasp Asteloeca ujhelyii (Vespidae, Polistinae, Epiponini)», Insectes Sociaux, vol.
, n.o
, pp. 17-23, feb. 2004, doi: 10.1007/s00040-003-0696-y.
L. Chavarría-Pizarro * y M. J. West-Eberhard, «The behavior and natural history of Chartergellus, a little-known
genus of neotropical social wasps (Vespidae Polistinae Epiponini)», Ethol. Ecol. Evol., vol. 22, n.o
, pp. 317-
, nov. 2010, doi: 10.1080/03949370.2010.510035.
L. Chavarría-Pizarro, K. Núñez-Montero, M. Gutiérrez-Araya, W. Watson-Guido, W. Rivera-Méndez, y J.
Pizarro-Cerdá, «Novel strains of Actinobacteria associated with neotropical social wasps (Vespidae; Polistinae,
Epiponini) with antimicrobial potential for natural product discovery», FEMS Microbes, vol. 5, p. xtae005, ene.
, doi: 10.1093/femsmc/xtae005.
M. Gutiérrez-Araya, K. Núñez-Montero, J. Pizarro-Cerdá, y L. Chavarría-Pizarro, «Draft Genome Sequences
of Saccharopolyspora sp. Strains and Streptomyces sp. Strains, Isolated from Social Wasps (Vespidae;
Polistinae: Epiponini)», Microbiol. Resour. Announc., vol. 11, n.o
, pp. e00935-21, ene. 2022, doi: 10.1128/
MRA.00935-21.
D. Rojas-Villalta, K. Núñez-Montero, J. Pizarro-Cerdá, y L. Chavarría-Pizarro, «Draft Genome Sequences of
Tsukamurella sp. 8F and 8J Strains Isolated from Social Wasps (Vespidae; Polistinae: Epiponini)», Microbiol.
Resour. Announc., vol. 12, n.o
, pp. e00237-23, may 2023, doi: 10.1128/mra.00237-23