Larva de Dauer

Dauer ( en alemán " die Dauer ", en inglés "la resistencia", "persistencia"; "tiempo ilimitado" ^[1] ) describe una etapa de desarrollo alternativa de los gusanos nematodos , particularmente los rabdítidos , incluido Caenorhabditis elegans , mediante la cual la larva entra en un tipo de estasis y puede sobrevivir en condiciones duras. ^[2]^[3] Dado que la entrada en la etapa de dauer depende de señales ambientales, representa un ejemplo clásico y bien estudiado de polifenismo . ^[4]^[5] El estado de dauer recibe otros nombres en los diversos tipos de nematodos, como " diapausa " o "hipobiosis", pero dado que el nematodo C. elegans se ha convertido en el nematodo más estudiado, el término "etapa de dauer" o "larvas de dauer" se está reconociendo universalmente cuando se hace referencia a este estado en otros nematodos de vida libre. La etapa de dauer también se considera equivalente a la etapa infecciosa de las larvas de nematodos parásitos .

Como propuso por primera vez Émile Maupas en 1899 y 1900, todos los nematodos tienen cinco etapas separadas por cuatro mudas . ^[2] En condiciones ambientales favorables para la reproducción, las larvas de C. elegans se desarrollan a través de cuatro etapas o mudas que se designan como L1 , L2 , L3 y L4 . Después de L4, los animales mudan a la etapa adulta reproductiva. Sin embargo, cuando el entorno es desfavorable, los animales L1 y L2 tienen la opción de desviar su desarrollo de la reproducción a la formación de dauer. Señales como la temperatura , el suministro de alimentos y los niveles de una feromona inductora de dauer , una señal de densidad de población, influyen en esta decisión de dauer. Por lo tanto, las larvas de dauer se consideran una larva de etapa L3 alternativa, y esta etapa a veces está precedida por L2d. Los animales L2d se consideran pre-dauer y se caracterizan por un desarrollo retrasado e intestinos oscuros producidos por el almacenamiento de grasa. Las larvas L2d pueden continuar el desarrollo normal o ingresar a la etapa dauer dependiendo de si persisten las condiciones que desencadenaron su formación. Sin embargo, la enfermedad de Dauer no es una condición permanente. De hecho, si el suministro de alimentos y la densidad de población se vuelven óptimos para el crecimiento, las larvas de Dauer pueden salir de esta etapa y convertirse en L4 y luego en adultas. ^[6]

Las larvas de Dauer son ampliamente estudiadas por los biólogos debido a su capacidad para sobrevivir en ambientes hostiles y vivir durante períodos prolongados de tiempo. Por ejemplo, las larvas de Dauer de C. elegans pueden sobrevivir hasta cuatro meses, mucho más que su vida útil promedio de aproximadamente tres semanas durante el desarrollo reproductivo normal. ^[7] Dos genes que son esenciales para la formación de Dauer son daf-2 y daf-23 . ^[8] La formación de Dauer en C. elegans requiere un receptor nuclear DAF-12 y un factor de transcripción forkhead DAF-16 . En entornos favorables, DAF-12 es activado por una hormona esteroide , llamada ácido dafacrónico , producida por el citocromo p450 , DAF-9 . Cynthia Kenyon y sus colegas han implicado a DAF-9 y DAF-12 como necesarios para la longevidad prolongada observada en animales que carecen de líneas germinales . Kenyon demostró que, aunque el gen daf-16 es necesario para la prolongación de la vida en C. elegans , el efecto de prolongación de la vida puede desacoplarse del arresto del crecimiento de Dauer. ^[9] Se demostró que el aumento de la esperanza de vida estaba asociado con un aumento de la resistencia al estrés. ^[10]

Una característica del estadio Dauer son las alas pronunciadas ^[11] que pueden estar implicadas en la entrada (L1) y salida (preadulta o L4 en C. elegans ) del estadio Dauer. ^{[ cita requerida ]} La cutícula es gruesa y contiene una zona estriada única en su área basal. ^[2]^[11]

Las larvas de Dauer generalmente permanecen inmóviles, pero pueden reaccionar al tacto o las vibraciones. Pueden pararse sobre sus colas, agitando sus cuerpos en el aire y adherirse a cualquier animal que pase, particularmente insectos, lo que les permite viajar a nuevas fuentes de alimento . Por ejemplo, las larvas de Dauer de rabdítidos a menudo se encuentran en filas paralelas debajo de los élitros de los escarabajos peloteros , que los transportan a nuevos suministros de estiércol. ^{[2] Las cepas de}C. elegans que carecen de ácidos grasos poliinsaturados (PUFA) experimentan un mayor arresto de Dauer cuando se cultivan sin colesterol . Un estudio encontró que los endocannabinoides inhiben la formación de Dauer causada por la deficiencia de PUFA o el tráfico de colesterol deteriorado. ^[12]

Parasitismo en larvas de dauer

La hipótesis de Dauer

La hipótesis de Dauer es una teoría del parasitismo evolutivo , llamada así por las etapas alternativas de desarrollo de los nematodos, conocidas como “Dauer”. Propone que los linajes de nematodos de vida libre evolucionaron hasta convertirse en parásitos a través de dos pasos principales, la foresía y la necromenia . Los modelos de evolución parasitaria son difíciles de confirmar porque son difíciles de probar. Al igual que otros métodos de estudio de la evolución, los investigadores pueden hacer uso de datos genómicos, específicamente al comparar datos de especies estrechamente relacionadas y no parasitarias. El parasitismo es común, y es aún más común en los nematodos, que han evolucionado hasta convertirse en parasitismo en hasta dieciocho ocasiones distintas a lo largo de su historia evolutiva. ^[13] Esto pone en duda qué es exactamente lo que lleva al nematodo a tal inclinación hacia el parasitismo.

Desarrollo de la teoría

La hipótesis se desarrolló a partir de la observación de que los gusanos redondos, o nematodos, pasan por las mismas cuatro etapas larvarias , algunas especies solo difieren en tener componentes adicionales en su ciclo de vida , lo que las lleva a una etapa de vida alternativa opcional durante épocas de alto estrés. En algunas especies, esta etapa alternativa conduce a la latencia , ^[14] deteniendo el desarrollo del organismo hasta que las condiciones sean más favorables, y en otras esa etapa alternativa se utiliza para la dispersión grupal entre diferentes hábitats a través de animales portadores. ^[15]^[16] En ambos casos, la etapa alternativa se llama dauer. En las especies parásitas de nematodos, esta etapa alternativa se llama "juvenil infeccioso" y facilita la transmisión no entre entornos, sino entre huéspedes. Las tres etapas opcionales comparten la función común de facilitar la supervivencia del organismo en estados de alto estrés durante las etapas larvarias y son similares en morfología . ^[17] A partir de esto, la hipótesis de Dauer sugiere que estas tres etapas son homólogas y que la etapa de vida parasitaria "juvenil infeccioso" se deriva de la larva dauer ancestral, no parasitaria. ^[18]

Teoría de la evolución parasitaria

En términos generales, la hipótesis de Dauer se aplica a todos los ejemplos de parasitismo en Nematoda . Se han propuesto cuatro pasos de una secuencia evolutiva hacia el parasitismo animal. ^[18] Los pasos son los siguientes: 1.) Antepasados de vida libre que no se asocian con una especie más grande, 2) relaciones foréticas en las que los nematodos se adhieren superficialmente a un animal más grande para dispersarse, 3) necromería, en la que los nematodos pueden alimentarse de sus huéspedes muertos sin contribuir directamente a la muerte ellos mismos, y 4) parasitismo.

Los nematodos no asociativos pueden vivir tanto en la tierra como en el agua, residiendo tanto en el suelo como en los sedimentos submarinos. Sin embargo, como encontraron Rebecci et al. en su estudio de 2020, la desecación es una fuerza selectiva importante solo en entornos terrestres, que la larva combatirá mediante la latencia de Dauer. ^[19] El análisis filogenético de los nematodos sugiere que los linajes parásitos se derivan abrumadoramente de ancestros terrestres, incluso con linajes que residen en el agua. ^[20]^[21] Ambos factores están respaldados por la hipótesis de Dauer bajo el supuesto de que el Dauer precede al parásito y no está influenciado por fuentes anteriores.

Foresia El siguiente paso en el plan propuesto por Crook es la foresia. La foresia como un paso para el parasitismo no se limita al desarrollo de nematodos y se ve de manera similar en Astigmata . ^[22] La foresia describe una relación no parasitaria entre dos organismos, donde un organismo utiliza al otro como modo de transporte. En la foresia, hay un foronte, que luego es la especie transportada, y el vector, la especie móvil a través de la cual viaja el foronte. Es crucial para la evolución del parasitismo debido tanto a su iniciación del contacto cercano entre el foronte y el vector, como a ser una restricción en el tamaño del parásito. Los estresores de la foresia y el parasitismo están estrechamente relacionados, como la desecación y la inanición. ^[18] Esta dependencia del vector refleja la dependencia de un huésped, los cuales actúan sobre la aptitud del organismo afectado. La necesidad de foresis también es mucho menor en ambientes marinos, ya que los nematodos marinos pueden utilizar las corrientes como métodos de transporte de bajo esfuerzo. ^[23] Por lo tanto, se forma una conexión adicional entre las especies terrestres y el parasitismo eventual.

Necromenia La necromenia se considera más efectivamente como una extensión parasitaria de la foresia, en la que el foronte se alimentará del vector si muere en tránsito, además de utilizar el cuerpo como un lugar para la proliferación . ^[17] Sin embargo, se ha descubierto que la necromenia selecciona rasgos que reinterpretan el vector no simplemente como transporte, sino también como hábitat. Es importante señalar que la necromenia no elimina necesariamente la necesidad adicional de foresia. Debido a esto, se cree que el desarrollo de nematodos depende tanto de señales ambientales como de la comunicación con otras larvas mientras eligen entre continuar el desarrollo en su vector (necromenia) o intentar encontrar uno nuevo (foresis). Por ejemplo, se ha descubierto que los dauer pueden comunicarse con otros dauer a través de feromonas, en las que los nematodos adultos envían señales a las larvas para que continúen su desarrollo. ^[24] Esto puede crear un cambio de hábitat en entornos grupales y puede promover el desarrollo de larvas parásitas.

Parasitismo : A través del desarrollo de la foresia a la necromenia, las larvas en desarrollo pueden alcanzar oficialmente un estado de parasitismo en su edad adulta. En los nematodos parásitos, hay dos métodos principales de alimentación: alimentación directa y alimentación indirecta. En la alimentación directa, los nematodos cambian de su fuente de alimento ancestral, como las bacterias, al tejido de su vector huésped. Utilizan enzimas digestivas para este proceso, secretándolas al medio ambiente en lugar de usarlas internamente. ^[25] Sin embargo, en la alimentación indirecta, los nematodos utilizan bacterias como armas para matar a un huésped. Por ejemplo, en el libro de George O. Poinar Jr. de 1990 sobre Nematodos y control biológico, describe Heterorhabditis , un género de nematodos que alberga bacterias simbióticas que son altamente patógenas para los huéspedes, pero completamente inofensivas para ellos. Después de que las bacterias matan al huésped, proliferan en el cuerpo muerto del huésped. El Heterorhabditis luego se alimenta de este nuevo crecimiento de bacterias para desarrollarse. ^[14] En ambos casos de alimentación, los nematodos parásitos hacen uso directo del cuerpo del huésped, posible sólo a través de la vía evolutiva ayudada por la foresia.

Véase también

Referencias

^ Fuchs, Antón Gilbert (1937). Neue parasitische und halbparasitische Nematoden bei Borkenkäfern und einige andere Nematoden [ Nuevos nematodos parásitos y semiparásitos con escarabajos de la corteza y algunos otros nematodos ] (en alemán). Fischer.
^ abcd Roy C. Anderson (8 de febrero de 2000). Nematodos parásitos de vertebrados: su desarrollo y transmisión. CABI. págs. 4-5. ISBN 978-0-85199-786-5.
^ Riddle DL, Swanson MM, Albert PS (1981). "Genes que interactúan en la formación de larvas de nematodos dauer". Nature . 290 (5808): 668–671. Bibcode :1981Natur.290..668R. doi :10.1038/290668a0. PMID 7219552. S2CID 4255657.
^ Hu, Patrick J. (2007). "Dauer". WormBook : 1–19. doi :10.1895/wormbook.1.144.1. ISSN 1551-8507. PMC 2890228 . PMID 17988074 . Consultado el 5 de noviembre de 2009 .
^ Sommer, Ralf J.; Akira Ogawa (septiembre de 2011). "Señalización hormonal y plasticidad fenotípica en el desarrollo y evolución de los nematodos". Current Biology . 21 (18): R758–R766. Bibcode :2011CBio...21.R758S. doi : 10.1016/j.cub.2011.06.034 . ISSN 0960-9822. PMID 21959166.
^ RIDDLE, D.. 12 La larva de Dauer. Cold Spring Harbor Monograph Archive, Norteamérica, 17 de enero de 1988. Disponible en: https://cshmonographs.org/index.php/monographs/article/view/5027/4126. Fecha de acceso: 14 de julio de 2016.
^ Mayer, Melanie G.; Ralf J. Sommer (2011). "La variación natural en la formación de dauer de Pristionchus pacificus revela una preferencia cruzada en lugar de una autopreferencia de las feromonas de dauer de los nematodos". Actas de la Royal Society B: Ciencias Biológicas . 278 (1719): 2784–2790. doi :10.1098/rspb.2010.2760. PMC 3145190 . PMID 21307052.
^ Gottlieb S, Ruvkun G (1994). "daf-2, daf-16 y daf-23: genes que interactúan genéticamente y controlan la formación de Dauer en Caenorhabditis elegans". Genética . 137 (1): 107–120. doi :10.1093/genetics/137.1.107. PMC 1205929 . PMID 8056303.
^ Kenyon C, Chang J, Gensch E, Rudner A, Tabtiang R (1993). "Un mutante de C. elegans que vive el doble de tiempo que el tipo salvaje". Nature . 366 (6454): 461–464. Bibcode :1993Natur.366..461K. doi :10.1038/366461a0. PMID 8247153. S2CID 4332206.
^ Lithgow GJ, White TM, Melov S, Johnson TE (1995). "Termotolerancia y prolongación de la vida útil conferida por mutaciones de un solo gen e inducida por estrés térmico". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 92 (16): 7540–7544. Bibcode :1995PNAS...92.7540L. doi : 10.1073/pnas.92.16.7540 . PMC 41375 . PMID 7638227.
^ ab Wolkow, CA; Hall, DH (2011). Herndon, Laura A. (ed.). "La cutícula de Dauer". WormAtlas . doi :10.3908/wormatlas.3.1 . Consultado el 6 de septiembre de 2024 .
^ Galles, Celina; Prez, Gastón M.; Penkov, Sider; Boland, Sebastian; Porta, Exequiel OJ; Altabe, Silvia G.; Labadie, Guillermo R.; Schmidt, Ulrike; Knölker, Hans-Joachim (2018-04-23). "Los endocannabinoides en Caenorhabditis elegans son esenciales para la movilización del colesterol de las reservas internas". Scientific Reports . 8 (1): 6398. Bibcode :2018NatSR...8.6398G. doi :10.1038/s41598-018-24925-8. ISSN 2045-2322. PMC 5913221 . PMID 29686301.
^ Viney, Mark (junio de 2017). "¿Cómo podemos entender la base genómica del parasitismo de nematodos?". Tendencias en parasitología . 33 (6): 444–452. doi : 10.1016/j.pt.2017.01.014 . PMC 5449551. PMID 28274802 .
^ ab Poniar Jr., GO (enero de 2018). Taxonomía y biología de Steinernematidae y Heterorhabditidae. CRC Press. págs. 23–58. ISBN 9781351088640. Recuperado el 6 de diciembre de 2023 .
^ Félix, MA (2010). "La historia natural de Caenorhabditis elegans". Current Biology . 20 (22): R965-9. Bibcode :2010CBio...20.R965F. doi : 10.1016/j.cub.2010.09.050 . PMID 21093785. S2CID 12869939 . Consultado el 6 de diciembre de 2023 .
^ Kiontke, K. "Nematodos". Current Biology . Consultado el 6 de diciembre de 2023 .
^ ab Crook, Matt (2014). "La hipótesis de Dauer y la evolución del parasitismo: 20 años después y sigue vigente". Revista Internacional de Parasitología . 44 (1): 1–8. doi :10.1016/j.ijpara.2013.08.004. PMC 3947200 . PMID 24095839.
^ abc Bubrig, Louis (2020). "Caenorhabditis elegans dauers varía su recuperación en respuesta a bacterias de su hábitat natural". Ecología y evolución . 10 (18). Ecología y evolución Vol. 10: 9886–9895. Bibcode :2020EcoEv..10.9886B. doi :10.1002/ece3.6646. PMC 7520223 . PMID 33005351.
^ Rebecchi, Lorena (2020). "Mecanismos de tolerancia extrema en organismos de la meiofauna: un estudio de caso con tardígrados, rotíferos y nematodos". Hydrobiologia . 847 (12): 2779–2799. doi :10.1007/s10750-019-04144-6. hdl : 11380/1204602 . S2CID 209380774.
^ Poulin, Robert (2015). "Evolución del parasitismo a lo largo de líneas convergentes: de la ecología a la genómica". Parasitología . 142 (Supl 1). Cambridge University Press: S6–S15. doi :10.1017/S0031182013001674. PMC 4413784 . PMID 24229807.
^ Anderson, RC (1984). "Los orígenes de los nematodos zooparásitos". Revista Canadiense de Zoología . 62 (3): 317–328. doi :10.1139/z84-050.
^ Houck, MA (1991). "Importancia ecológica y evolutiva de la foresia en los astigmas". Revisión anual de entomología . 36 . Revisiones anuales: 611–636. doi :10.1146/annurev.en.36.010191.003143 . Consultado el 6 de diciembre de 2023 .
^ Heip, CHR (1985). La ecología de los nematodos marinos. Oceanografía y biología marina: una revisión anual. pp. 399–489 . Consultado el 6 de diciembre de 2023 .
^ Ludewig, Andreas (2019). "Una pequeña molécula excretada promueve el desarrollo reproductivo y el envejecimiento de C. elegans". Nature Chemical Biology . 15 (8): 838–845. doi :10.1038/s41589-019-0321-7. PMC 6650165 . PMID 31320757.
^ Blaxter, Max (2015). "La evolución del parasitismo en Nematoda". Parasitología . 142 (Supl 1). Cambridge University Press: S26–S39. doi :10.1017/S0031182014000791. PMC 4413787 . PMID 24963797.

Enlaces externos

Síntesis y actividad de los ligandos del ácido dafacrónico para el receptor de hormona nuclear DAF-12 de C. elegans ^{[ enlace muerto permanente ]}
Dafadine inhibe DAF-9 para promover la formación de dauer y la longevidad de Caenorhabditis elegans