Bombyx mori , comúnmente conocida como polilla de seda doméstica , es una especie de polilla perteneciente a la familia Bombycidae . Es el pariente más cercano de Bombyx mandarina , la polilla de seda salvaje. Los gusanos de seda son las larvas de las polillas de seda. El gusano de seda tiene un valor económico particular, siendo un productor primario de seda . El alimento preferido del gusano de seda son las hojas de morera blanca , aunque pueden comer otras especies de morera, e incluso hojas de otras plantas como la naranja de Osage . Las polillas de seda domésticas dependen completamente de los humanos para reproducirse, como resultado de milenios de crianza selectiva. Las polillas de seda salvajes, que son otras especies de Bombyx , no son tan viables comercialmente en la producción de seda.
La sericultura , la práctica de criar gusanos de seda para la producción de seda cruda, existe desde hace al menos 5000 años en China, [1] desde donde se extendió a la India, Corea, Nepal, Japón y luego a Occidente. El proceso convencional de sericultura mata al gusano de seda en la etapa de pupa. [2] La polilla de seda doméstica fue domesticada a partir de la polilla de seda salvaje Bombyx mandarina , que se extiende desde el norte de la India hasta el norte de China, Corea, Japón y las regiones del extremo oriental de Rusia. La polilla de seda doméstica deriva de la población china en lugar de japonesa o coreana. [3] [4]
Es poco probable que las polillas de seda hayan sido criadas domésticamente antes del Neolítico . Antes de eso, no se habían desarrollado las herramientas para fabricar cantidades de hilo de seda. La Bombyx mori domesticada y la Bombyx mandarina silvestre aún pueden reproducirse y, a veces, producir híbridos. [5] : 342 Se desconoce si B. mori puede hibridarse con otras especies de Bombyx . En comparación con la mayoría de los miembros del género Bombyx , las polillas de seda domésticas han perdido su coloración y su capacidad de volar. [6]
Los gusanos de seda de morera se pueden dividir en tres categorías principales según la frecuencia de cría estacional. Los gusanos de seda univoltinos producen solo una cría por temporada y generalmente se encuentran en Europa y sus alrededores. Los huevos univoltinos deben hibernar durante el invierno y finalmente se fecundan de forma cruzada en primavera. Las variedades bivoltinas se encuentran normalmente en el este de Asia y su proceso de reproducción acelerado es posible gracias a climas ligeramente más cálidos. Además, hay gusanos de seda polivoltinos que se encuentran solo en los trópicos. Sus huevos normalmente eclosionan en un plazo de 9 a 12 días, lo que significa que puede haber hasta ocho generaciones de larvas a lo largo del año. [7]
Los huevos tardan unos 14 días en eclosionar y se convierten en larvas, que comen continuamente. Tienen preferencia por la morera blanca , al sentir atracción por el olor de la morera, la cis-jasmona . No son monófagas , ya que pueden comer otras especies de Morus , así como algunas otras moráceas , principalmente naranja de Osage . Están cubiertas de diminutos pelos negros. Cuando el color de sus cabezas se vuelve más oscuro, indica que están a punto de mudar . Después de la muda, la fase larvaria de los gusanos de seda emerge blanca, desnuda y con pequeños cuernos en el dorso.
Después de haber mudado cuatro veces, sus cuerpos se vuelven ligeramente amarillos y la piel se vuelve más tirante. Las larvas se preparan entonces para entrar en la fase de pupa de su ciclo de vida y se encierran en un capullo hecho de seda cruda producida por las glándulas salivales . La muda final de larva a pupa tiene lugar dentro del capullo, que proporciona una capa de protección durante el estado de pupa vulnerable y casi inmóvil. Muchos otros lepidópteros producen capullos, pero solo unos pocos (los Bombycidae, en particular el género Bombyx , y los Saturniidae , en particular el género Antheraea ) han sido explotados para la producción de tejidos.
El capullo está hecho de un hilo de seda cruda de entre 300 y 900 metros de largo. Las fibras son finas y brillantes, de unos 10 μm de diámetro. Se necesitan entre 2000 y 3000 capullos para fabricar una libra (0,45 kg). Cada año se producen al menos 32 millones de kg de seda cruda, lo que requiere casi 10 mil millones de capullos. [8] [ se necesita una fuente mejor ]
Si el animal sobrevive a la fase de pupa de su ciclo de vida, libera enzimas proteolíticas para hacer un agujero en el capullo para que pueda emerger como una polilla adulta. Estas enzimas son destructivas para la seda y pueden hacer que las fibras de seda se rompan de más de una milla de longitud a segmentos de longitud aleatoria, lo que reduce el valor de los hilos de seda , aunque estos capullos de seda dañados todavía se utilizan como "relleno" disponible en China y otros lugares en la producción de edredones , chaquetas y otros fines. Para evitar esto, los capullos de gusanos de seda se hierven en agua. El calor mata a los gusanos de seda y el agua hace que los capullos sean más fáciles de desenredar. A menudo, el gusano de seda es comido.
Como el proceso de recolección de la seda del capullo mata a la pupa, la sericultura ha sido criticada por los activistas en defensa de los derechos de los animales. Mahatma Gandhi criticó la producción de seda basada en la filosofía ahimsa de "no dañar a ningún ser vivo". Esto llevó a Gandhi a promover las máquinas de hilar algodón, un ejemplo de las cuales se puede ver en el Instituto Gandhi [9] , y una extensión de este principio ha llevado a la práctica de producción moderna conocida como seda Ahimsa , que es seda silvestre (de polillas de seda silvestres y semisilvestres) hecha de los capullos de polillas a las que se les permite emerger antes de que se recolecte la seda.
La polilla es la fase adulta del ciclo de vida del gusano de seda. Las polillas de seda tienen una envergadura de 3 a 5 cm (1,2 a 2,0 pulgadas) y un cuerpo blanco y peludo. Las hembras son aproximadamente dos o tres veces más voluminosas que los machos (debido a que llevan muchos huevos). Todas las polillas Bombycidae adultas tienen piezas bucales reducidas y no se alimentan.
Las alas de la polilla de seda se desarrollan a partir de discos imaginales larvarios . [10] La polilla no es capaz de realizar un vuelo funcional, a diferencia de la B. mandarina silvestre y otras especies de Bombyx , cuyos machos vuelan para encontrarse con las hembras. Algunos pueden emerger con la capacidad de despegar y permanecer en el aire, pero no pueden lograr un vuelo sostenido ya que sus cuerpos son demasiado grandes y pesados para sus pequeñas alas.
Las patas de la polilla de seda se desarrollan a partir de las patas larvarias (torácicas) del gusano de seda. Se han utilizado genes de desarrollo como Distalless y extradenticle para marcar el desarrollo de las patas. Además, la eliminación de segmentos específicos de las patas torácicas a diferentes edades de la larva dio como resultado que la polilla de seda adulta no desarrollara los segmentos de patas adultas correspondientes. [10]
Debido a su pequeño tamaño y facilidad de cultivo, el gusano de seda se ha convertido en un organismo modelo en el estudio de la biología de los lepidópteros y de los artrópodos en general. Se han realizado descubrimientos fundamentales sobre genética, feromonas, hormonas, estructuras cerebrales y fisiología con el gusano de seda. [11] [ cita requerida ] Un ejemplo de esto fue la identificación molecular de la primera feromona conocida, bombykol , que requirió extractos de 500.000 individuos, debido a las pequeñas cantidades de feromona producidas por cada gusano de seda individual. [ cita requerida ]
Muchos trabajos de investigación se han centrado en la genética de los gusanos de seda y la posibilidad de la ingeniería genética. Se mantienen cientos de cepas, y se han descrito más de 400 mutaciones mendelianas . [12] Otra fuente sugiere que se mantienen 1.000 cepas domesticadas endogámicas en todo el mundo. [13] Un desarrollo útil para la industria de la seda son los gusanos de seda que pueden alimentarse de alimentos distintos a las hojas de morera, incluida una dieta artificial. [12] La investigación sobre el genoma también plantea la posibilidad de modificar genéticamente los gusanos de seda para que produzcan proteínas, incluidos fármacos farmacológicos, en lugar de proteínas de seda. Las hembras de Bombyx mori también son uno de los pocos organismos con cromosomas homólogos unidos solo por el complejo sinaptonémico (y no por entrecruzamientos) durante la meiosis . [14] En los ovocitos de B. mori , la meiosis es completamente aquiasmática (sin entrecruzamientos). [15] Aunque los complejos sinaptonémicos se forman durante la etapa de paquiteno de la meiosis en B. mori , no se produce recombinación homóloga cruzada entre los cromosomas emparejados . [16]
Kraig Biocraft Laboratories [17] ha utilizado investigaciones de las universidades de Wyoming y Notre Dame en un esfuerzo colaborativo para crear un gusano de seda modificado genéticamente para producir seda de araña. En septiembre de 2010, se anunció que el esfuerzo había tenido éxito. [18]
Los investigadores de Tufts desarrollaron estructuras hechas de seda esponjosa que tienen un tacto y un aspecto similares al tejido humano. Se implantan durante la cirugía reconstructiva para sostener o reestructurar ligamentos, tendones y otros tejidos dañados. También crearon implantes hechos de seda y compuestos farmacológicos que se pueden implantar debajo de la piel para una liberación gradual y constante de los medicamentos. [19]
Los investigadores del Media Lab del MIT experimentaron con gusanos de seda para ver qué podían tejer si se los dejaba sobre superficies con diferentes curvaturas. Descubrieron que, en redes de líneas especialmente rectas, los gusanos de seda conectaban las líneas vecinas con la seda, tejiendo directamente sobre la forma dada. Con este conocimiento, construyeron un pabellón de seda con 6.500 gusanos de seda a lo largo de varios días.
Los gusanos de seda se han utilizado en el descubrimiento de antibióticos, ya que tienen varias características ventajosas en comparación con otros modelos de invertebrados. [20] Los antibióticos como la lisocina E, [21] un péptido no ribosomal sintetizado por Lysobacter sp. RH2180-5 [22] y GPI0363 [23] se encuentran entre los antibióticos notables descubiertos utilizando gusanos de seda. Además, se seleccionaron antibióticos con parámetros farmacocinéticos apropiados que se correlacionaban con la actividad terapéutica en el modelo de infección por gusanos de seda. [24]
Los gusanos de seda también se han utilizado para la identificación de nuevos factores de virulencia de microorganismos patógenos. Se realizó un primer cribado a gran escala utilizando una biblioteca de mutantes de transposones de la cepa USA300 de Staphylococcus aureus , que identificó 8 nuevos genes con funciones en la virulencia total de S. aureus . [25] Otro estudio realizado por el mismo equipo de investigadores reveló, por primera vez, el papel de YjbH en la virulencia y la tolerancia al estrés oxidativo in vivo. [26]
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La especie doméstica B. mori , en comparación con las especies silvestres (por ejemplo, B. mandarina ), ha aumentado el tamaño del capullo, el tamaño del cuerpo, la tasa de crecimiento y la eficiencia de su digestión. Ha ganado tolerancia a la presencia y manipulación humana, y también a vivir en condiciones de hacinamiento. Las polillas de seda domésticas no pueden volar, por lo que los machos necesitan ayuda humana para encontrar una pareja, y no temen a los depredadores potenciales. Los pigmentos de color nativos también se han perdido, por lo que las polillas de seda domésticas son leucísticas , ya que el camuflaje no es útil cuando solo viven en cautiverio. Estos cambios han hecho que B. mori dependa completamente de los humanos para sobrevivir, y no existe en la naturaleza. [27] Los huevos se mantienen en incubadoras para ayudar a su eclosión.
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Los gusanos de seda fueron domesticados por primera vez en China hace más de 5.000 años. [28] [29]
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La cría de gusanos de seda tiene como objetivo la mejora general de los gusanos de seda desde un punto de vista comercial. Los principales objetivos son mejorar la fecundidad , la salud de las larvas, la cantidad de producción de capullos y seda y la resistencia a las enfermedades. Las larvas sanas conducen a una cosecha de capullos sana. La salud depende de factores como una mejor tasa de pupación, menos larvas muertas en la cría, [30] una duración larvaria más corta (esto reduce la posibilidad de infección) y larvas de quinto estadio teñidas de azul (que son más sanas que las de color marrón rojizo). La cantidad de capullos y seda producida está directamente relacionada con la tasa de pupación y el peso larvario. Las larvas más sanas tienen mayores tasas de pupación y pesos de capullo. La calidad del capullo y la seda depende de varios factores, incluida la genética.
En los EE. UU., los profesores a veces pueden explicar el ciclo de vida de los insectos a sus alumnos criando polillas de seda domésticas en el aula como proyecto científico. Los estudiantes tienen la oportunidad de observar los ciclos de vida completos de los insectos, desde los huevos hasta las larvas, las pupas y las polillas.
La polilla de seda doméstica se ha criado como pasatiempo en países como China, Sudáfrica, Zimbabue e Irán. Los niños suelen pasar los huevos a la siguiente generación, creando una población no comercial. La experiencia ofrece a los niños la oportunidad de presenciar el ciclo de vida de las polillas de seda.
El genoma completo de la polilla de seda doméstica fue publicado en 2008 por el Consorcio Internacional del Genoma del Gusano de Seda. [13] Las secuencias preliminares se publicaron en 2004. [31] [32]
El genoma de la polilla de seda doméstica es de rango medio con un tamaño de genoma de alrededor de 432 millones de pares de bases. Una característica notable es que el 43,6% del genoma son secuencias repetitivas , la mayoría de las cuales son elementos transponibles. Al menos 3.000 genes del gusano de seda son únicos y no tienen equivalentes homólogos en otros genomas. La capacidad del gusano de seda para producir grandes cantidades de seda se correlaciona con la presencia de grupos específicos de ARNt, así como algunos genes de sericina agrupados . Además, la capacidad del gusano de seda para consumir hojas tóxicas de morera está vinculada a genes especializados de sacarasa, que parecen haber sido adquiridos de genes bacterianos. [13]
En 2018, se publicaron las lecturas cortas de Illumina para 137 genomas de cepas. [33] En 2022, se publicaron las lecturas largas de Nanopore para 545 genomas de cepas. [34]
Las pupas de la polilla de seda son insectos comestibles y se consumen en algunas culturas :
También se ha propuesto que los astronautas cultiven gusanos de seda como alimento espacial en misiones de larga duración. [37]
En China, una leyenda indica que el descubrimiento de la seda del gusano de seda fue obra de una antigua emperatriz llamada Leizu , la esposa del Emperador Amarillo , también conocido como Xi Lingshi. Estaba tomando té bajo un árbol cuando un capullo de seda cayó en su té. Cuando lo sacó y comenzó a enrollar el hilo de seda alrededor de su dedo, lentamente sintió una sensación cálida. Cuando la seda se acabó, vio una pequeña larva. En un instante, se dio cuenta de que esta larva de oruga era la fuente de la seda. Se lo enseñó a la gente y se difundió. Se cuentan muchas más leyendas sobre el gusano de seda.
Los chinos guardaron secreto sobre la seda, pero, según una historia, una princesa china entregada en matrimonio a un príncipe Khotan trajo al oasis el secreto de la fabricación de la seda, "escondiendo gusanos de seda en su cabello como parte de su dote", probablemente en la primera mitad del siglo I d. C. [38] Se dice que alrededor del año 550 d. C., unos monjes cristianos sacaron de contrabando gusanos de seda escondidos en un palo hueco desde China y vendieron el secreto a los romanos orientales.
Según un cuento popular vietnamita, los gusanos de seda eran originalmente una bella criada que huía de sus horrendos amos y vivía en la montaña, donde estaba protegida por el dios de la montaña. Un día, un dios lujurioso del cielo bajó a la Tierra para seducir a las mujeres. Cuando la vio, intentó violarla, pero ella pudo escapar y fue escondida por el dios de la montaña. El dios lujurioso luego intentó encontrarla y capturarla colocando una trampa de red alrededor de la montaña. Con la bendición de Guanyin , la niña pudo tragarse esa red con seguridad en su estómago. Finalmente, el dios malvado convoca a sus compañeros dioses del trueno y la lluvia para atacar y quemar su ropa, obligándola a esconderse en una cueva. Desnuda y con frío, escupió la red y la usó como manta para dormir. La niña murió mientras dormía y, como deseaba seguir ayudando a otras personas, su alma se convirtió en gusanos de seda. [ cita requerida ]
Bombyx mori es esencialmente monófago y se alimenta exclusivamente de hojas de morera ( Morus spp.). Mediante el desarrollo de técnicas de uso de dietas artificiales, se conocen los aminoácidos necesarios para el desarrollo. [39] Los distintos aminoácidos se pueden clasificar en cinco categorías:
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