Las relaciones de parasitismo son muy comunes en la naturaleza, pero quizás pocas llamen tanto la atención como la que se establece entre hongos del género Ophiocordyceps y las hormigas de la especie Camponotus leonardis en las selvas del sur de Tailandia.
Hacia el año 1859, Alfred Russel Wallace observó por primera vez a este hongo infectando el cuerpo de las hormigas. Sin embargo, esta relación parasitaria se remonta mucho tiempo atrás, pues existen pruebas fósiles que demuestran su presencia hace 48 millones de años. Aunque se conocía esta interacción, el ciclo de vida del hongo y sus efectos en el comportamiento de la hormiga se comenzaron a estudiar hace pocos años. Este estudio ha sido llevado a cabo y presentado, entre otros, por el equipo de David Hughes de la Universidad del Estado de Pensilvania.
El fin con el que el hongo ataca a la hormiga es meramente reproductivo, y esto se refleja en la manera en la que modifica su comportamiento. El ciclo de desarrollo del hongo puede extenderse durante 22 días, comenzando con la adherencia de la espora a la parte más externa del tegumento de la hormiga e introduciéndose en el cuerpo mediante actividad enzimática. La espora germina y se introduce en su celoma, una cavidad llena de líquido donde se encuentran los órganos de la hormiga.
Camponotus leonardi infectada por Ophiocordyceps. Tomada por: David P. Hughes
A partir de este punto, comienza el periodo de desarrollo del hongo en el interior de la hormiga, durante el cual, los cambios de comportamiento en la hormiga se hacen evidentes.
Las hormigas infectadas comienzan abandonando sus nidos y rutas habituales de búsqueda de comida, que harían en intervalos diurnos restringidos entre las 9:00 y las 12:45 si no estuvieran infectadas. Las colonias normalmente viven en las copas de los árboles, zonas cálidas y secas donde las hormigas sanas suelen desarrollar la gran mayoría de su actividad. Las enfermas se desplazan hacia la parte baja de la selva, deambulando por las hojas de plantas situadas a unos 25 cm del suelo, comportamiento inusual en las hormigas sanas. Tampoco reaccionan a la presencia de hormigas de especies distintas, con las que deberían tener un comportamiento agresivo.
A medida que el micelio se desarrolla en el interior, las hormigas empiezan a sufrir convulsiones, que a menudo hacen que caigan desde la vegetación al suelo, pero vuelven a escalar para situarse a la misma altura. Las convulsiones son debidas a ciertos metabolitos que segrega el hongo, como el GBA (ácido guanidinobutírico), relacionados con desórdenes neurológicos. Las hormigas infectadas se detienen de forma abrupta para dirigirse a morder el envés de una hoja, normalmente el nervio central, permaneciendo fijas hasta su muerte, incluso pueden mantenerse vivas hasta 6 horas después de morder. Se anclan a la hoja alrededor de mediodía, sugiriendo una posible señal solar directa o, indirecta, mediante cambios de temperatura o humedad.
La mordedura asegura un microclima estable para el desarrollo del hongo y la liberación de las esporas, y suele producirse en lugares donde haya presencia de cadáveres de otras hormigas. De hecho, en algunas zonas se han llegado a encontrar hasta 25 hormigas muertas por metro cuadrado, por ello, los autores del estudio denominaron a estas zonas “cementerios”. La muerte de la hormiga ocurre en un área que esté apartada de la colonia, pues las hormigas sanas retiran a las muertas, lo que impediría al hongo tener tiempo suficiente para reproducirse.
El micelio forma una estructura resistente en el celoma del insecto, el esclerocio, y comienza a expandirse por el tarso, articulaciones y cuerpo de la hormiga, contactando incluso con la superficie de la hoja y reforzando la fijación del huésped a ésta.
El doctor David P. Hughes descubrió que este comportamiento “zombie” data de hace 48 millones de años, gracias al fósil de una hoja mordida por hormigas del género Camponotus.
Una vez que la hormiga está bien sujeta a la hoja y las condiciones son favorables, comienza a emerger el cuerpo fructífero del hongo en la zona de unión del tórax con la cabeza, llamada pronoto. Cuando el cuerpo ya está formado, se desarrollan los esporangios y se liberan las esporas.
En las distintas investigaciones se han recogido cadáveres de hormigas huéspedes. Al analizarlas, se han encontrado células fúngicas en los músculos de la mandíbula y en el cerebro de la hormiga. Las hifas rodean tanto a las fibras musculares como al cerebro, pero nunca se introduce en éstos, provocando cambios en el sistema nervioso y, en las células musculares, una reducción considerable en la densidad de retículos sarcoplasmáticos y mitocondrias.
Las observaciones revelan que a pesar de que los músculos destinados a la apertura y cierre de la mandíbula están totalmente atrofiados tras la mordedura, antes de ésta, funcionan correctamente, debido a que se observa a hormigas infectadas limpiándose las antenas y las piernas, lo cual requiere el uso de la mandíbula de manera precisa.
No todas las hormigas que viven en un mismo hábitat se infectan, ni siquiera aquellas que son similares filogenéticamente a las infectadas. Esto lleva a pensar que el hongo ha evolucionado para tener una estrecha relación con una especie en particular.
En un estudio realizado por el equipo de David Hughes, se infectaron en laboratorio cuatro especies de hormigas. Dos de ellas son huéspedes del hongo de manera natural y las otras dos no. Los resultados mostraron que mientras todas las hormigas morían, sólo las que son huéspedes naturales eran controladas por el hongo hasta producir las esporas. Esto sugiere una adaptación heterogénea por parte del hongo.
Las hormigas sanas han desarrollado mecanismos para detectar a las hormigas enfermas y apartarlas del nido. Además, evitan de manera activa los cementerios. Los autores plantean la hipótesis de que la construcción de nidos en zonas altas, así como el raro desplazamiento de las hormigas hacia las zonas bajas de los árboles, ha surgido como medio para evitar el contacto con el hongo, pues la infección suele ocurrir cuando descienden de los árboles.
Cabe señalar que también se han descubierto especies del hongo fuera de los climas húmedos donde suelen encontrarse parasitando a hormigas carpinteras pertenecientes a las especies C. castaneus y C. americanus en un condado de Carolina del Sur. También se han encontrado otras especies del género Ophiocordyceps infectando a otros insectos, aunque éste no es el único hongo que utiliza estrategias de control del comportamiento de su huésped. Por ejemplo, Toxoplasma gondii infecta a roedores, acumulándose en forma de quistes en las neuronas y en las células gliales del individuo. El parásito causa que el roedor sienta una menor aversión por el olor a gato, lo que hace que sea una presa más fácil para el felino, que es el huésped final del hongo.
