Las hormigas enfermas emiten un aroma final para salvar a su colonia

Las sociedades de hormigas funcionan como "superorganismos" altamente integrados, donde miles de individuos colaboran de manera similar a las células de un cuerpo. Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA) descubrieron que las pupas de hormigas gravemente enfermas emiten un olor distintivo, similar a las señales de alerta que envían las células infectadas en un organismo. Este aroma actúa como una alerta temprana que ayuda a la colonia a detectar y eliminar rápidamente infecciones antes de que se propaguen. Los hallazgos fueron publicados en Nature Communications.

En muchos animales sociales, los individuos suelen ocultar signos de enfermedad para evitar ser rechazados por el grupo. Sin embargo, las pupas de hormiga adoptan un enfoque diferente. Cuando enfrentan una infección que no pueden sobrevivir, producen una alarma química que advierte a sus compañeras sobre el peligro que representan.

Las hormigas trabajadoras responden a la señal de advertencia

Tan pronto como las hormigas trabajadoras detectan esta señal, actúan rápidamente. Abren el capullo de la pupa infectada, realizan pequeños cortes en su superficie exterior y aplican ácido fórmico, un compuesto antimicrobiano natural producido por las propias trabajadoras. Este tratamiento elimina los patógenos que crecen dentro de la pupa, pero también resulta en la muerte de la misma.

Lo que a primera vista parece un sacrificio, en realidad también beneficia a la pupa que emite la señal: protege a sus compañeras, con las que comparte muchos genes. Al advertir a la colonia sobre su infección mortal, las hormigas terminalmente enfermas ayudan a mantener la salud de la colonia y a producir nuevas colonias, lo que indirectamente permite que los genes de la señalizadora se transmitan a la siguiente generación, explica Erika Dawson, primera autora del estudio y exinvestigadora postdoctoral en el grupo de investigación de Inmunidad Social dirigido por Sylvia Cremer en ISTA.

La investigación, realizada junto al ecólogo químico Thomas Schmitt de la Universidad de Würzburg en Alemania, documenta por primera vez esta forma de señalización altruista de enfermedades en insectos sociales. Sin un sistema de advertencia como este, una hormiga moribunda podría volverse altamente infecciosa y amenazar a toda la colonia. Al señalar su condición tempranamente, las hormigas incurablemente enfermas permiten que la colonia elimine la amenaza antes de que se agrave.

Por qué las colonias de hormigas dependen de la cooperación extrema

A nivel de la colonia, las hormigas funcionan como un "superorganismo", donde diferentes miembros asumen roles esenciales para la supervivencia del grupo. Las reinas se enfocan en la reproducción, mientras que las trabajadoras gestionan todo, desde la alimentación hasta el mantenimiento del nido y la atención sanitaria. Esto refleja la división del trabajo en el cuerpo humano, donde las células reproductivas generan descendencia y otras células realizan tareas biológicas diarias.

Tanto los organismos como los superorganismos dependen de la estrecha cooperación de componentes reproductivos y no reproductivos. En las hormigas, esta cooperación es tan extensa que incluye comportamientos que benefician a la colonia incluso a costa del individuo, como el sacrificio de crías infectadas terminalmente.

Por qué se necesita una señal de advertencia temprana

Una pregunta natural es por qué las hormigas han evolucionado un sistema de alarma tan sofisticado si los individuos enfermos pueden simplemente alejarse. Cremer explica: "Las hormigas adultas que se acercan a la muerte abandonan el nido para morir fuera de la colonia. De manera similar, las trabajadoras que han estado expuestas a esporas fúngicas practican el distanciamiento social". Sin embargo, esta opción no está disponible para las pupas, que no pueden moverse de forma independiente. Al igual que las células infectadas en el cuerpo, requieren ayuda externa.

Las pupas en desarrollo y las células del cuerpo enfrentan desafíos similares y utilizan estrategias parecidas. Ambas liberan señales químicas que atraen a células inmunitarias o a hormigas trabajadoras, permitiendo que estos ayudantes eliminen posibles fuentes de infección. Los inmunólogos se refieren a esta señal como la "señal de encuéntrame y cómeme".

"La señal debe ser tanto sensible como específica", añade Cremer. "Debería ayudar a identificar todas las pupas de hormigas terminalmente enfermas, pero ser lo suficientemente precisa para evitar desencadenar la apertura de pupas sanas o aquellas capaces de superar la infección con su propio sistema inmunológico". Esto plantea la pregunta de cómo se logra tal precisión.

Cómo la infección cambia el aroma de la pupa

Schmitt, cuyo trabajo se centra en la comunicación química en insectos sociales, señala que las trabajadoras pueden identificar una sola pupa enferma entre muchas. "Esto significa que el aroma no puede simplemente difundirse a través de la cámara del nido, sino que debe estar directamente asociado con la pupa enferma. En consecuencia, la señal no consiste en compuestos volátiles, sino que está compuesta por compuestos no volátiles en la superficie del cuerpo de la pupa".

Dos componentes del perfil de aroma natural de las hormigas se vuelven más fuertes cuando una pupa está gravemente infectada. Para probar si este cambio de aroma por sí solo desencadena la respuesta de desinfección, los investigadores transfirieron el aroma alterado a pupas sanas y monitorearon el comportamiento de las trabajadoras.

"Extrajimos el olor de las pupas que emitían la señal y lo aplicamos a las crías sanas", dice Cremer. Los resultados mostraron que el aroma por sí solo fue suficiente para hacer que las trabajadoras abrieran las pupas tratadas, demostrando que el aroma alterado de las crías infectadas terminalmente funciona de la misma manera que la señal de "encuéntrame y cómeme" observada en células del cuerpo infectadas.

Por qué solo ciertas pupas envían la advertencia

Según Dawson, no todas las crías emiten esta señal de alarma. "Las pupas de reina, que tienen defensas inmunitarias más fuertes que las pupas trabajadoras y pueden limitar la infección por sí solas, no fueron observadas emitiendo esta señal de advertencia a la colonia", explica. Sin embargo, las pupas trabajadoras carecían de esta capacidad y sí señalaban en busca de ayuda.

Al señalar solo cuando una infección no puede ser controlada, las crías aseguran que la colonia responda solo a amenazas genuinas. Esto previene la pérdida innecesaria de individuos que aún son capaces de recuperarse. Cremer concluye: "Esta coordinación precisa entre el nivel individual y el de la colonia es lo que hace que esta señalización altruista de enfermedades sea tan efectiva".

Información sobre estudios con animales

Para comprender mejor los procesos biológicos fundamentales, como los de la biología del comportamiento, la inmunología o la genética, la investigación que involucra animales es esencial. Ningún otro método, incluidos los enfoques in silico, puede reemplazar completamente estos estudios. Todos los animales utilizados en los experimentos son recolectados, criados y manejados de acuerdo con estrictas regulaciones legales.

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