La polilla de la seda doméstica ( Bombyx mori ) es un insecto de la familia de las polillas Bombycidae . Es el pariente más cercano de Bombyx mandarina , la polilla de la seda salvaje. El gusano de seda es la larva (u oruga ) de una polilla de la seda. El gusano de seda tiene un valor económico particular, ya que es 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 el naranjo osage . Las polillas de la seda domésticas dependen totalmente de los humanos para reproducirse, como resultado de milenios de cría selectiva. Las polillas de la seda silvestres (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, existió durante al menos 5.000 años en China, [1] de donde se extendió a la India, Corea, Nepal, Japón y luego a Occidente. El proceso convencional de sericultura mata al gusano de seda en su estado de pupa. [2] La polilla de la seda doméstica fue domesticada a partir de la polilla de la seda salvaje Bombyx mandarina , que se extiende desde el norte de la India hasta el norte de China, Corea, Japón y las regiones del lejano oriente de Rusia. La polilla de la seda doméstica deriva de cepas chinas y no japonesas o coreanas. [3] [4]
Era poco probable que las polillas de la seda se hubieran criado en el país antes del período Neolítico . Hasta entonces, no se habían desarrollado las herramientas para fabricar grandes cantidades de hilo de seda. La B. mori domesticada y la B. mandarina salvaje todavía pueden reproducirse y, en ocasiones, 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 sus pigmentos de color 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 unvoltinos producen sólo una cría por temporada y generalmente se encuentran en Europa y sus alrededores. Los huevos unvoltinos deben hibernar durante el invierno y, en última instancia, se fertilizan cruzadamente 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 únicamente en los trópicos. Sus huevos suelen eclosionar 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 convertirse en larvas, que comen continuamente. Tienen preferencia por la morera blanca , sintiendo atracción por el olor a morera cis-jasmone . No son monófagos , ya que pueden comer otras especies de Morus , así como algunas otras Moráceas , principalmente la naranja Osage . Están cubiertos de pequeños 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 lomo.
Después de haber mudado cuatro veces, sus cuerpos se vuelven ligeramente amarillos y la piel se vuelve más tersa. Luego, las larvas se preparan para entrar en la fase de pupa de su ciclo vital y se encierran en un capullo formado por 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 sólo 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 300 a aproximadamente 900 m (1000 a 3000 pies) de largo. Las fibras son finas y brillantes, de aproximadamente 10 µm (0,0004 pulgadas) de diámetro. Se necesitan entre 2.000 y 3.000 capullos para producir una libra de seda (0,4 kg). Cada año se producen al menos 70 millones de libras (32 millones de kg) de seda cruda, lo que requiere casi 10 mil millones de capullos. [8] [ se necesita una mejor fuente ]
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 desde más de una milla de longitud hasta 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 en otros lugares en la producción de edredones , chaquetas y otros fines. Para evitar esto, se hierven capullos de gusanos de seda en agua. El calor mata a los gusanos de seda y el agua hace que los capullos sean más fáciles de desenredar. A menudo, se come el gusano de seda.
Dado que el proceso de recolección de la seda del capullo mata a la pupa, los activistas por el bienestar y los derechos animales han criticado la sericultura. Mahatma Gandhi criticó la producción de seda basándose 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 lo cual 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 salvaje (de la seda salvaje). y polillas de la seda semisalvajes) elaboradas a partir de capullos de polillas que se dejan emerger antes de cosechar 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 entre dos y 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 la 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 mantenerse en el aire, pero no pueden lograr un vuelo sostenido porque sus cuerpos son demasiado grandes y pesados para sus pequeñas alas.
Las patas de la polilla de la seda se desarrollan a partir de las patas larvales (torácicas) del gusano de seda. Se han utilizado genes del desarrollo como Distalless y extradenticle para marcar el desarrollo de las piernas. Además, la eliminación de segmentos específicos de las patas torácicas en diferentes edades de la larva dio como resultado que la polilla de la 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 lepidópteros y artrópodos en general. Con el gusano de seda se han realizado descubrimientos fundamentales sobre feromonas, hormonas, estructuras cerebrales y fisiología. [ cita necesaria ] 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 producida por cualquier gusano de seda individual. [ cita necesaria ]
Muchos trabajos de investigación se han centrado en la genética de los gusanos de seda y la posibilidad de la ingeniería genética. Se mantienen muchos cientos de cepas y se han descrito más de 400 mutaciones mendelianas . [11] Otra fuente sugiere que en todo el mundo se mantienen 1.000 cepas domesticadas endogámicas. [12] Un avance útil para la industria de la seda son los gusanos de seda que pueden alimentarse de alimentos distintos de las hojas de morera, incluida una dieta artificial. [11] La investigación sobre el genoma también plantea la posibilidad de modificar genéticamente gusanos de seda para producir proteínas, incluidos fármacos, en lugar de proteínas de seda. Las hembras de Bombyx mori también son uno de los pocos organismos con cromosomas homólogos que se mantienen unidos únicamente por el complejo sinaptonémico (y no por cruces) durante la meiosis . [13]
Kraig Biocraft Laboratories [14] ha utilizado investigaciones de las Universidades de Wyoming y Notre Dame en un esfuerzo colaborativo para crear un gusano de seda genéticamente alterado para producir seda de araña. En septiembre de 2010, se anunció que el esfuerzo había sido un éxito. [15]
Los investigadores de Tufts desarrollaron andamios hechos de seda esponjosa que se sienten y se ven 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 constante y gradual de los medicamentos. [dieciséis]
Investigadores del MIT Media Lab experimentaron con gusanos de seda para ver qué tejerían cuando los dejaran en superficies con diferentes curvaturas. Descubrieron que en redes de líneas particularmente rectas, los gusanos de seda conectaban líneas vecinas con seda, tejiendo directamente sobre la forma dada. Utilizando este conocimiento, construyeron un pabellón de seda con 6.500 gusanos de seda durante 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. [17] Antibióticos como la lisocina E, [18] un péptido no ribosómico sintetizado por Lysobacter sp. RH2180-5 [19] y GPI0363 [20] se encuentran entre los antibióticos notables descubiertos utilizando gusanos de seda. Además, se seleccionaron antibióticos con parámetros farmacocinéticos apropiados que se correlacionaran con la actividad terapéutica en el modelo de infección por gusanos de seda. [21]
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 transposones mutantes de la cepa USA300 de Staphylococcus aureus que identificó 8 nuevos genes con funciones en plena virulencia de S. aureus . [22] 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. [23]
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La especie doméstica B. mori , en comparación con las especies silvestres (p. ej., B. mandarina ), ha aumentado el tamaño del capullo, el tamaño corporal, 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 pareja y no temen a los depredadores potenciales. Los pigmentos de color nativos también se han perdido, por lo que las polillas de la seda domésticas son leucísticas , ya que el camuflaje no les sirve cuando sólo viven en cautiverio. Estos cambios han hecho que B. mori dependa completamente de los humanos para sobrevivir, y no existe en la naturaleza. [24] Los huevos se mantienen en incubadoras para ayudar en su eclosión.
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Los gusanos de seda fueron domesticados por primera vez en China hace más de 5.000 años. [25] [26]
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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 dan lugar a una cosecha de capullos sana. La salud depende de factores como una mejor tasa de pupación, menos larvas muertas en el montaje, [27] una duración larval más corta (esto disminuye la posibilidad de infección) y larvas de quinto estadio teñidas de azul (que son más saludables que las de color marrón rojizo). ). La cantidad de capullos y seda producidos está directamente relacionada con la tasa de pupación y el peso de las larvas. Las larvas más sanas tienen mayores tasas de pupa y pesos de capullos mayores. La calidad del capullo y la seda depende de varios factores, incluida la genética.
En los EE. UU., los profesores a veces pueden presentar el ciclo de vida de los insectos a sus alumnos criando polillas de seda domésticas en el aula como un proyecto científico. Los estudiantes tienen la oportunidad de observar los ciclos de vida completos de los insectos, desde huevos hasta larvas, pupas y polillas.
La polilla de la seda doméstica se ha criado como pasatiempo en países como China, Sudáfrica, Zimbabwe e Irán. Los niños suelen transmitir los óvulos a la siguiente generación, creando una población no comercial. La experiencia brinda a los niños la oportunidad de presenciar el ciclo de vida de las polillas de la seda.
El genoma completo de la polilla de la seda doméstica fue publicado en 2008 por el Consorcio Internacional del Genoma del Gusano de Seda. [12] Los borradores de secuencias se publicaron en 2004. [28] [29]
El genoma de la polilla de la seda doméstica es de rango medio, con un tamaño de genoma de alrededor de 432 millones de pares de bases. Una característica destacable es que el 43,6% del genoma son secuencias repetitivas , la mayoría de las cuales son elementos transponibles. Al menos 3.000 genes de gusanos 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 de ARNt específicos, así como con algunos genes de sericina agrupados. Además, la capacidad del gusano de seda para consumir hojas de morera tóxicas está relacionada con genes especializados en sacarasa, que parecen haber sido adquiridos a partir de genes bacterianos. [12]
Se ha encontrado una alta variabilidad genética en líneas domésticas de polillas de la seda, aunque esto es menor que entre las polillas de la seda silvestres (alrededor del 83 por ciento de la variación genética silvestre). Esto sugiere un único evento de domesticación, y que ocurrió durante un corto período de tiempo, con una gran cantidad de gusanos de seda silvestres recolectados para su domesticación. [30] Sin embargo, quedan preguntas importantes sin respuesta, según Jun Wang, coautor de un estudio relacionado publicado en 2008, [31] quien declaró: "Si este evento ocurrió en un solo lugar o en un corto período de tiempo en varios lugares no pueden ser descifrados a partir de los datos", [32] y la investigación aún no ha identificado el área en China donde surgió la domesticación.
Las pupas de la polilla de la seda son insectos comestibles y se comen en algunas culturas :
También se ha propuesto que los astronautas cultiven gusanos de seda como alimento espacial en misiones de larga duración. [35]
En China, una leyenda indica que el descubrimiento de la seda del gusano de seda fue realizado por una antigua emperatriz llamada Leizu , la esposa del Emperador Amarillo , también conocido como Xi Lingshi. Estaba bebiendo té bajo un árbol cuando un capullo de seda cayó dentro de su té. Cuando lo sacó y comenzó a envolver el hilo de seda alrededor de su dedo, lentamente sintió una sensación cálida. Cuando se acabó la seda, vio una pequeña larva. En un instante, se dio cuenta de que esta larva de oruga era la fuente de la seda. Ella enseñó esto a la gente y se generalizó. Se cuentan muchas más leyendas sobre el gusano de seda.
Los chinos guardaban sus conocimientos sobre la seda, pero, según una historia, una princesa china dada en matrimonio a un príncipe de Khotan llevó 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. [36] Alrededor del año 550 d. C., se dice que los monjes cristianos contrabandearon gusanos de seda escondidos en un palo hueco fuera de China, vendiendo el secreto a los romanos orientales.
Según un cuento popular vietnamita, los gusanos de seda eran originalmente una hermosa criada que huía de sus horripilantes amos y vivía en la montaña, donde estaba protegida por el dios de la montaña. Un día, un dios lascivo del cielo descendió a la Tierra para seducir a las mujeres. Cuando la vio, intentó violarla pero ella logró escapar y fue escondida por el dios de la montaña. Luego, el dios lascivo intentó encontrarla y capturarla colocando una red trampa alrededor de la montaña. Con la bendición de Guanyin , la niña pudo tragar esa red con seguridad hasta su estómago. Finalmente, el dios maligno convoca a sus compañeros dioses del trueno y la lluvia para atacar y quemar su ropa, obligándola a esconderse en una cueva. Desnuda y fría, 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 necesaria ]
Bombyx mori es esencialmente monófago y se alimenta exclusivamente de hojas de morera ( Morus spp.). Mediante el desarrollo de técnicas de utilización de dietas artificiales se conocen los aminoácidos necesarios para el desarrollo. [37] Los diversos aminoácidos se pueden clasificar en cinco categorías:
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