¿Ecología química y entomología forense?

¿Alguna vez se han preguntado como una "simple" mosca puede localizar un cadáver a kilómetros de distancia?, ¿que tienen de especial estos diminutos individuos que son capaces de tal proeza (entre otras tantas)? Bien, pues vamos por partes.

Los insectos se exponen diariamente a un gran número de estímulos químicos producidos y liberados al ambiente por plantas y otros organismos que habitan en el ambiente. La mayoría de estos compuestos son volátiles y pueden contener información esencial o útil para la localización del hospedero, del alimento, la pareja, y por supuesto, para ovipositar. Aunque algunos olores puedan no tener significado especial para el insecto, aquellos involucrados en la comunicación, causan una respuesta específica en el comportamiento o en la fisiología del individuo receptor.

Entonces, ¿como le hacen los insectos para captar esos olores y poder descriminar entre cada uno de ellos? Pues bien, el cuerpo de los insectos está prácticamente cubierto con órganos quimiosensoriales. Existen neuronas sensoriales para olfacción y degustación que están alojadas dentro de sedas llamadas sensilas. Las sensilas quimisensoriales se encuentran en las antenas, partes bucales, patas, alas y región genital, incluido el ovipositor (Fig. 1). La mayoría de estas neuronas receptivas olfatorias (ORNs por sus siglas en ingles) se encuentran en las antenas, además las neuronas gustativas se encuentran alojadas en las partes bucales y patas. Los olores entran en la sensilla a través de poros y luego pasa a través de la linfa para finalmente llegar a las dendritas. En las antenas hay miles de ORNs, por ejemplo las antenas de Drosophila sp., Calliphora sp. hay alrededor de 1200.

La actividad de las ORNs antenales han sido medidas mediante análisis electrofisiologico en palomillas, cucarachas, picudos, dípteros, entre otros. Estos estudios han revelado que las ORNs difieren ampliamente en cuanto al espectro de respuesta a un determinado olor (Fig. 2). Algunas ORNs responden de manera inmediata a un determinado olor mientras que otras prácticamente no muestran señal de actividad.

Figura 2. a) cara posterior del tercer segmento antenal de Drosophila melanogaster, los puntos de colores representan sensilas cada una con funciones especificas. b) respuesta electrofisiologica en dos ORNs a distitntos compuestos. c) gráfica que representa la respuesta a determinados olores.

El proceso de entrada de olores consiste en diversos eventos extracelulares, llamados eventos perireceptores o proceso temprano de olfacción. Estos eventos van desde la captura del olor a la activación de un receptor neuronal. La generación de los eventos intracelulares, es conocida como transducción de señales. Existen tres proteínas involucradas en los eventos perireceptores, las OBPs (odorant-binding proteins), las ODEs (odor-degrading enzymes) y las Ors (odor receptors). Las Ors son miembros de las GPCR (G-protein coupled receptor) que son codificadas en los tejidos olfativos. De hecho, esta familia de proteinas involucradas en una gran variedad de procesos celulares como la neurotransmisión y fotorecepción.Después de entrar a la sensila a través de los poros cuticulares, las moléculas de olor deben de atravesar la linfa para llegar a la dendrita de la neurona olfatoria. Como la mayoría de las moléculas de olor son muy volátiles e hidrofóbicas, éstas necesitan las OBPs para cruza por la linfa. Aparte de la función como transportador de las OBPs, éstas actúan de tal forma que solubilizan las moléculas de olor y realizan el primer paso en la selección de la información olfativa. Cuando la molécula de olor llega a la membrana dendrítica, esta se pega a un receptor, llamado receptor trasmembranal. En este punto, las Ors juegan un doble papel, primero, permiten la discriminación entre diferentes olores ya que las células poseen receptores que solo responden a determinado olor, y segundo, transfiere el mensaje químico a nivel extra e intracelular a través de la membrana que está vinculada con un ligando o agonista. Este fenómeno provoca una cascada de acontecimientos que conducen a la actividad nerviosa. Señales eléctricas son transmitidas a los centros superiores del cerebro donde se integran y contribuyen a obtener las respuestas de comportamiento adecuado. La finalización de la señal también desempeña un papel fundamental en el proceso olfativo que involucra a las ODEs así como de la membrana intracelular y enzimas citosólicas, que se supone deben participar en la degradación del ligando después de su interacción con los receptores.

Fig. 3. Esquema de una sensila olfatoria y proceso generalizado de recepción de olores.

En cuanto al proceso de olfacción de dípteros de la familia Calliphoridae y Sarcophagidae este podría ser similar, ya que el proceso que se explico al principio es el que se presenta en los insectos de manera general y está basado en experimentos hechos con Drosophila melanogaster, que pertenece al mismo orden que las familias antes mencionadas. Lo interesante en este caso, sería determinar cuáles son los olores (compuestos, moléculas) que desatan la respuesta de atracción y posterior oviposición en un cadáver en determinada etapa de descomposición.

El hecho de que cada grupo (familia, género, especie) de insectos posea determinados receptores para determinadas moléculas de olor representa en si una ventaja en términos de evolución, ya que si se me permite la expresión, en olores se rompen géneros, y cada grupo seleccionará con base en esas moléculas de olor, su lugar apareamiento, alimentación, oviposición, etc. Ahora bien, la especialización llega a tal punto que dentro de un mismo nicho ecológico (léase cadáver), en donde existe un sinnúmero de estímulos olfativos provenientes de la descomposición cadavérica, cada género será atraído por una o más de una molécula en especial en determinado momento. Así por ejemplo, varias especies pueden completar parte de su ciclo biológico, encontrar pareja, alimentarse, etc., en un mismo nicho.