Las polillas halcón del tabaco (Manduca Sexta) pueden distinguir olores cruciales de los irrelevantes

6. Junio 2022

Un equipo de investigación del Instituto Max Planck de Ecología Química ha descubierto cómo las polillas halcón del tabaco son capaces de detectar olores que son importantes para ellas en un contexto olfativo complejo. Al observar los patrones de actividad específicos que los olores desencadenaban en los cerebros de las polillas, la investigación mostró que el sentido del olfato permite a las polillas no solo percibir los intensos olores florales de las fuentes de néctar, sino también encontrar el olor bastante discreto de sus plantas huésped en las que prosperan las larvas. Lo que es especialmente sorprendente es que las polillas halcón del tabaco pueden detectar de manera confiable los olores de sus plantas huésped a pesar de la multitud de olores de fondo emitidos por muchas otras plantas en las cercanías.

Las polillas nocturnas, como las polillas halcón del tabaco (Manduca sexta), dependen principalmente de su sentido del olfato cuando buscan flores que contienen néctar rico en nutrientes o buscan una planta huésped en la que ponen sus huevos. Un equipo de científicos ahora ha centrado su atención en la cuestión de cómo estos insectos son capaces de distinguir los olores que son cruciales para la supervivencia de aquellos que no son importantes en un entorno natural lleno de una amplia variedad de olores diferentes.



Para capturar el aroma nocturno de las flores de agave, las umbelas individuales en la inflorescencia de hasta cinco metros de altura fueron encerradas en bolsas de papel de aluminio al atardecer y  conectadas a un sistema móvil de recolección de fragancias.


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Para capturar el aroma nocturno de las flores de agave, las umbelas individuales en la inflorescencia de hasta cinco metros de altura fueron encerradas en bolsas de papel de aluminio al atardecer y  conectadas a un sistema móvil de recolección de fragancias.


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"Nuestra pregunta se basa en el hecho de que las plantas que son vitales para la polilla del tabaco, es decir, las fuentes de néctar y las plantas huésped adecuadas para su descendencia, son muy escasas en su hábitat natural. Aparentemente, sin embargo, estas plantas son encontradas por las polillas. Queríamos saber si el sistema olfativo también puede filtrar las señales de olor débiles si proporcionan a las polillas pistas que las llevan a fuentes de alimentos o sitios de oviposición", dice Sonja Bisch-Knaden, autora principal del estudio. Además, los investigadores estaban interesados en si las hembras de halcón del tabaco que ya se han apareado son menos receptivas a los olores florales y más interesadas en los olores de las hojas donde pueden poner sus huevos. Este fenómeno se ha observado en otras polillas, como la polilla del gusano de la hoja de algodón Spodoptera littoralis.

Olores del hábitat natural

Para sus experimentos, los investigadores recolectaron olores del hábitat natural de las polillas halcón del tabaco en el estado de Arizona que habían sido descritos en estudios anteriores como fuentes importantes de néctar para las polillas o como plantas huésped para las orugas, como aromas florales de agave, Mirabilis longiflora (dulce cuatro en punto) o datura. Además, los olores de varias plantas vecinas se recolectaron para incluir tantos olores como fuera posible que las polillas halcón del tabaco encuentran en su hábitat natural.

El equipo de investigación tuvo cuidado de recolectar olores de la comunidad vegetal natural que ya había sido atacada por animales o afectada por el crecimiento de plantas vecinas. Además, los olores se recolectaron solo por la noche, cuando las polillas del tabaco también están activas. De esta manera, los investigadores querían acercarse lo más posible a la mezcla de olor natural que experimentan las polillas por la noche. En total, en los experimentos se utilizaron las emisiones de olor nocturno de 17 plantas diferentes.

Posteriormente, se estudió la percepción de estos olores a nivel de la antena, es decir, el órgano olfativo de las polillas, y el nivel del cerebro. Para este propósito, el equipo de Sonja Bisch-Knaden realizó experimentos con polillas de halcón de tabaco hembras vírgenes y apareadas. En los estudios fisiológicos, el registro electroantennográfico de la actividad de la antena se combinó con un cromatógrafo de gases, que se utiliza para analizar los olores individuales de una mezcla olorosa. Las imágenes de calcio también se utilizaron para visualizar los patrones de actividad de las neuronas de procesamiento de olores en los cerebros de las polillas halcón del tabaco que habían estado expuestas a diferentes olores.

Varias intensidades de olor

"Las fuentes de néctar más importantes, como el agave y las flores de datura, emiten un fuerte olor al que las antenas y el cerebro de una hembra de halcón de tabaco también responden con más fuerza que a cualquier otro olor. Aquí, la identificación del aroma floral parece ser sencilla. Esto se aplica tanto a las hembras vírgenes como apareadas, ya que las pocas plantas huésped de las larvas están ampliamente dispersas por todo el hábitat, y la hembra ponedora de huevos debe, por lo tanto, viajar largas distancias y rellenar sus reservas de energía constantemente.

En contraste, las plantas huésped como sitios de oviposición tienen solo un olor muy débil, pero los componentes individuales del olor son reconocidos por las antenas. Los patrones de actividad que estos olores evocan en el cerebro son muy diferentes de los patrones de actividad de otros olores de plantas. Esta diferencia se vuelve aún mayor después del apareamiento, ya que la hembra es prácticamente inconsciente del olor de las otras plantas que no son candidatas para la puesta de huevos. Todavía es difícil explicar cómo las polillas encuentran estas plantas en la naturaleza solo sobre la base de su olor, ya que los olores de las plantas no se pueden percibir individualmente, como en nuestro estudio, sino siempre en una mezcla", explica Sonja Bisch-Knaden.

Ratios de mezcla típicos

Las orugas de la polilla halcón del tabaco se especializan en muy pocas plantas huésped, incluidas las hojas de Datura wrightii y la garra del diablo Proboscidea parviflora (llamada así por las vainas de semillas con cuernos). Estas plantas se encuentran solo muy esporádicamente en el hábitat natural de las polillas halcón del tabaco. Los olores emitidos por estas plantas huésped no contienen moléculas especiales, sino componentes de olor que también se encuentran en innumerables especies de plantas vecinas. Sin embargo, es la proporción de mezcla típica de la planta de los olores lo que aparentemente es crucial para garantizar que las polillas encuentren infaliblemente los sitios de oviposición correctos.

Sonja Bisch-Knaden y su equipo ahora quieren estudiar especies relacionadas con la polilla halcón para la comparación. Aunque estas polillas beben néctar de las mismas flores, sus larvas crecen en diferentes plantas huésped. En los experimentos, las hembras de halcón del tabaco respondieron fuertemente, especialmente después del apareamiento, a los olores de las plantas huésped de estas otras especies de polillas halcón: una vid silvestre, que es la planta huésped de las orugas de la polilla de la esfinge Achemon, y las ramas del sauce del desierto Chilopsis linearis, que es la planta huésped de la especie de polilla halcón Manduca rustica. . "Interpretamos este hallazgo como una especie de señal de parada para la puesta de huevos. Ahora sería interesante estudiar cómo se ven los patrones de actividad en el cerebro de las otras especies de polilla halcón cuando son estimuladas con los mismos olores de las plantas, pero que tienen un significado diferente para la polilla estudiada", dice el investigador.

En el curso de la evolución, un número increíble de diferentes especies de insectos ha evolucionado como resultado de las adaptaciones a los mecanismos de defensa de las plantas. La comunicación química en forma de feromonas sexuales juega un papel importante en la especiación. Cualquier modificación de esta señal, que es esencial para el apareamiento, puede ser un importante mecanismo de aislamiento cuando surgen nuevas especies. La especialización en plantas huésped específicas, que está vinculada a las adaptaciones a las defensas de las plantas, generalmente se acompaña de una preferencia por los olores de estas plantas. Por lo tanto, no es sorprendente una aversión a los olores de las plantas de las que se alimentan los competidores. Estudios como este ayudan a comprender mejor las complejas interacciones químicas entre los olores de las plantas y la multitud de insectos que interactúan con estas plantas.