Bacterias pueden ayudar a las ranas arborícolas a atraer a sus parejas

El descubrimiento del papel de algunos microorganismos simbiontes aislados en la piel de ciertas especies de anfibios estuvo a cargo de científicos brasileños

Por Peter Moon  |  Agência FAPESP – Científicos brasileños descubrieron que el fuerte olor que exhalan a algunas especies de anfibios es producido por bacterias, y sería una forma de atraer a sus parejas. En un notable ejemplo de simbiosis, dichas bacterias ayudan a la hora del apareamiento. Este descubrimiento acerca del papel que cumplen tales microorganismos, aislados en la piel de ranas arborícolas, salió publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

“Las ranas arborícolas exhalan un fuerte olor. En ciertas ocasiones, se puede incluso reconocer a un ejemplar de una especie en particular con base en su aroma, pero aún no se sabía cuál era la función de dicho olor. Una hipótesis indicaba que podría tratarse de un aroma aposemático, es decir, una señal química de advertencia, que serviría para alejar a los predadores, tal como lo hacen las mofetas rayadas o zorrinos [Mephitis mephitis] entre los mamíferos, por ejemplo”, dijo Célio Haddad, docente del Instituto de Biociencias y del Centro de Acuicultura de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), con sede en la localidad de Rio Claro, en Brasil, y uno de los autores del artículo.

De acuerdo con Haddad, se contemplaba esta hipótesis debido a que muchas especies de anfibios, especialmente las especies venenosas, exhiben una coloración llamativa, que funciona como una advertencia visual para ahuyentar a los predadores. “Pensábamos que entre los anuros [los sapos y las ranas] ese olor podría tener una función análoga”, dijo.

Este nuevo artículo es el resultado del trabajo posdoctoral del biólogo argentino Andrés Eduardo Brunetti, bajo la supervisión del profesor Norberto Peporine Lopes. Brunetti llevó a cabo su labor de investigación en la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de Ribeirão Preto, de la Universidad de São Paulo (USP), y contó con el apoyo de la FAPESP. 

“La importancia y la originalidad del trabajo de Brunetti consiste en que apunta por primera vez la existencia de una diferencia significativa en el olor que exhalan las ranas arborícolas de sexos opuestos. Ningún trabajo con anuros había sugerido este tipo de comportamiento. Los resultados sugieren que dicho olor sirve para permitir el reconocimiento mutuo entre machos y hembras de la misma especie, con fines de apareamiento”, dijo Haddad.

La investigación también contó con el apoyo del Programa FAPESP de Investigaciones en Caracterización, Conservación, Restauración y Uso Sostenible de la Biodiversidad (BIOTA-FAPESP), de la USP, del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) y de la Coordinación de Perfeccionamiento del Personal de Nivel Superior (Capes), los dos últimos, organismos del gobierno federal brasileño. 

"En los anuros es común ver a diversas especies distintas que dividen un mismo lago o pantano. Asimismo, en esos lugares existen en promedio 30 ranas machos por cada hembra de una misma especie. La duda reside en saber cómo hacen las hembras para reconocer a los machos de su especie entre una multitud de machos de diversas especies, todos croando al mismo tiempo", dijo Brunetti.

"Era sabido que entre los anuros la vocalización de los machos cumple la función de atraer a las hembras, y que cada especie tiene un canto característico. Verificamos que el olor desempeñaría una función similar, al servir como señal olfativa, lo que les permitiría a las hembras reconocer a los machos de su especie", dijo.

Los biólogos desconocían también que existía una diferencia en el olor de las ranas machos y las ranas hembras. Brunetti efectuó tal constatación en el transcurso su investigación, cuyo objetivo primario consistía en entender la composición química de los componentes volátiles exhalados de la piel de diversas especies de ranas arborícolas.

Su hipótesis de trabajo sugería que el aroma sería una señal química de advertencia que serviría para alejar a los predadores. Para verificar dicha hipótesis, Brunetti salió al campo en distintos lugares de los estados de São Paulo y de Río de Janeiro para capturar especímenes de la rana arborícola conocida en Brasil como cará-cará (Boana prasina).

"Resulta sumamente difícil capturar hembras en el campo. En un primer momento, sólo logramos capturar machos. Cuando observamos que podía existir la diferencia sexual en el olor de los animales, salí al campo nuevamente con el objetivo específico de capturar hembras para efectuar la comparación”, dijo.

"Durante mi doctorado en el Museo Argentino de Ciencias Naturales, en Buenos Aires, al investigar los compuestos volátiles de otras dos especies de sapos, descubrí que las secreciones estaban formadas por una mezcla de entre 35 y 42 compuestos de nueve tipos químicos distintos. En ese momento fue cuando nos percatamos de que algunos de esos compuestos poseían la firma específica de ciertos compuestos producidos por bacterias”, dijo Brunetti.

El estudioso vino a Brasil para investigar si existían bacterias en la piel de ranas arborícolas seleccionadas para producir el aroma característico de cada especie, y qué compuestos producían. El trabajo en laboratorio se concretó en dos frentes: el análisis de los compuestos volátiles exhalados de la piel de las ranas y la identificación de las bacterias allí existentes.

Mediante técnicas de cromatografía gaseosa y de espectrometría de masas, Brunetti y sus colegas pudieron detectar la diversidad de los componentes volátiles en la piel de la especie Boana prasina. Verificaron que la secreción volátil de la piel de machos y hembras adultas está constituida por una mezcla de entre 60 y 80 compuestos, incluyendo alcoholes, aldehídos, alquenos, éteres, cetonas, metoxipirazinas, terpenos y tioéteres.

Los científicos constataron que los componentes volátiles de la piel de las ranas machos y hembras eran exactamente los mismos. Lo que no esperaban descubrir fue una variación en los niveles de los compuestos. El análisis apuntó una diferencia sexual significativa en los niveles de los terpenos, tioéteres y metoxipirazinas.

"De los tres componentes responsables de las diferencias entre los sexos, los tioéteres y las metoxipirazinas son compuestos típicamente producidos por microorganismos”, dijo Brunetti.

Para investigar si ése era el caso en la especie Boana prasina, los investigadores aislaron, cultivaron e identificaron bacterias asociadas a la piel de las ranas y analizaron sus componentes volátiles. Y detectaron 128 componentes distintos.

La investigación de cada uno de éstos resultó en la identificación de cuatro metoxipirazinas presentes en machos y hembras, que son producidas por una sola bacteria del género Pseudomonas.

Brunetti verificó que, en la especie Boana prasina, las metoxipirazinas son mucho más abundantes en las hembras que en los machos. De los cuatro tipos de metoxipirazinas detectados, dos tienen niveles de concentración más elevados en las hembras y dos entre los machos.

Una relación simbiótica

"Lo interesante de las bacterias Pseudomonas sp. es que viven en la piel de machos y hembras, donde metabolizan los mismos compuestos volátiles, pero en niveles de concentración que varían de acuerdo con el sexo del huésped”, dijo Brunetti.

Según el investigador, los niveles de metoxipirazinas en las ranas arborícolas sugieren la existencia de un complejo mecanismo de interacciones metabólicas por las cuales el ambiente en la piel de cada sexo sería distinto y favorecería la síntesis de metoxipirazinas características en machos y hembras.

“Se estableció una relación simbiótica entre ranas y bacterias. A cambio del servicio prestado por las bacterias, de diferenciación sexual con base en el olor, las ranas aportan un ambiente –su propia piel– en donde las bacterias pueden proliferar”, dijo.

Brunetti aún no sabe cuál es la función −para las ranas− de la diferencia sexual en los niveles de metoxipirazina exhalados por las bacterias en la piel. “Suponemos que la diferenciación de olor sirva para ayudar a los machos de Boana prasina a reconocer a las hembras de su especie en lugares en donde habitan otras especies de ranas”, dijo.

“Sabemos que los anuros son animales que emplean en forma diseminada la comunicación visual [la coloración llamativa de la piel] para alejar a los predadores y la comunicación acústica [la vocalización] a los efectos de atraer a las hembras para el apareamiento. Quizá las ranas Boana prasina están empleando una forma de comunicación olfativa con la misma finalidad”, dijo.

Esta hipótesis tiene una gran repercusión, y Brunetti intentará verificarla en futuros estudios. “Por el momento, sólo se conoce otro anuro de Madagascar que se comunica a través del aroma. Entre los anfibios, sabemos que esto sucede entre las salamandras, parientes lejanas de los anuros”, dijo Haddad.

"Si las ranas Boana prasina se valen del aroma como forma de comunicación olfativa, a lo mejor otras especies están haciendo lo mismo, dado que cada especie tiene su olor característico. De confirmárselo, el descubrimiento de Brunetti abrirá un nuevo campo de investigación en la herpetología, que así pasará a estudiar la comunicación entre los anuros no sólo por la vía visual y por la vía acústica sino también por la vía olfativa”, dijo.

El artículo intitulado Symbiotic skin bacteria as a source for sex-specific scents in frogs (https://doi.org/10.1073/pnas.1806834116), de Andrés E. Brunetti, Célio F. B. Haddad, Mônica T. Pupo y Norberto P. Lopes, se encuentra publicado en el siguiente enlace: www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1806834116.