Developmental heat stress disrupts male-induced female post-mating responses in the dengue vector mosquito, Aedes aegypti

Resumen Técnico: Estrés Térmico del Desarrollo y Respuestas de la Hembra Post-Apareamiento Inducidas por el Macho en Aedes aegypti

Planteamiento del Problema
El vector del dengue, Aedes aegypti, está expandiendo su rango global debido a la urbanización y al aumento de las temperaturas globales. Aunque se sabe que las temperaturas elevadas durante el desarrollo larval reducen el tamaño corporal de los adultos y aceleran el desarrollo, su impacto específico en la aptitud reproductiva del macho y en la inducción de las respuestas de la hembra post-apareamiento (PMR, por sus siglas en inglés) sigue siendo poco comprendido. Las proteínas del fluido seminal (SFP) derivadas del macho son fundamentales para activar las PMR de la hembra, que incluyen un aumento en la producción de huevos, la inhibición del nuevo apareamiento (refractariedad) y el almacenamiento de esperma. En los programas de control de vectores que utilizan machos infectados con Wolbachia (para inducir incompatibilidad citoplasmática o suprimir poblaciones), el éxito de estas estrategias depende en gran medida de la capacidad de los machos liberados para aparearse con éxito e inducir una refractariedad fuerte y duradera en la hembra. Este estudio investiga si el estrés térmico del desarrollo compromete estas funciones mediadas por el macho, lo que podría socavar la eficacia del control.

Metodología
El estudio utilizó tres cepas de A. aegypti: la cepa de laboratorio tailandesa, la cepa ThaiWolb (fondo tailandés infectado con Wolbachia wMel) y una cepa DsRed (que expresa marcadores fluorescentes para el seguimiento de esperma).

• Condiciones de Cría: Las larvas fueron criadas a temperaturas de control (27 °C) o elevadas (32 °C y 35 °C). Se identificó que 37 °C era letal. Los machos adultos fueron evaluados a los 2 y 4 días después de la emergencia para evaluar el tiempo de recuperación.
• Ensayos:
  • Métricas de Desarrollo: Se midieron el tiempo de desarrollo larval y la longitud del ala del adulto (como indicador del tamaño corporal).
  • Éxito de Apareamiento: Se registró la proporción de hembras inseminadas dentro de una ventana de 2 horas.
  • PMR de la Hembra: Se evaluaron la fecundidad (conteo de huevos) y la fertilidad (tasa de eclosión). La incidencia de nuevo apareamiento se probó permitiendo que las hembras se aparearan con un segundo macho (cepa DsRed) y verificando la presencia de esperma de DsRed.
  • Dinámica del Esperma: La transferencia de esperma (bursa) y el almacenamiento (espermatecas) se cuantificaron mediante disección y tinción. La capacidad competitiva del esperma se determinó analizando la paternidad (P1 frente a P2) de la descendencia de hembras con múltiples apareamientos utilizando larvas marcadas con GFP.
  • Análisis Estadístico: Se emplearon modelos lineales mixtos generalizados (GLMM), contabilizando la identidad de la eclosión como un efecto aleatorio y probando las interacciones entre la temperatura de desarrollo, la edad del macho y la cepa.

Resultos Clave

1. Efectos del Desarrollo y Morfológicos: Las temperaturas de cría elevadas (32 °C y 35 °C) aceleraron significativamente el desarrollo larval y redujeron la longitud del ala del adulto. Los machos criados a 35 °C fueron significativamente más pequeños que los criados a 32 °C.
2. Éxito de Apareamiento: El estrés térmico redujo significamente el éxito de apareamiento en machos de 2 días de edad criados a 35 °C (51.8% de inseminación frente a ~92% en los controles). Sin embargo, a los 4 días de la emergencia, el éxito de apareamiento en los machos sometidos a estrés térmico se recuperó a los niveles de control.
3. Fecundidad y Fertilidad: Contrariamente a las expectativas, el estrés térmico del desarrollo no redujo significativamente la fecundidad o la fertilidad (tasa de eclosión) de las hembras apareadas con machos sometidos a estrés térmico en la cepa tailandesa no infectada. La tasa media de eclosión se mantuvo por encima del 83% en todos los grupos.
4. Disrupción de la Refractariedad de la Hembra: Un hallazgo principal fue el aumento significativo en la incidencia de nuevo apareamiento cuando las hembras se aparearon inicialmente con machos sometidos a estrés térmico.
   • En machos de 2 días, las tasas de nuevo apareamiento saltaron de ~20% (27 °C) a ~59% (35 °C).
   • En machos de 4 días, la tasa de nuevo apareamiento se mantuvo elevada para los machos con estrés térmico (32 °C y 35 °C) en comparación con los controles, lo que indica un defecto persistente en la inducción de la refractariedad.
5. Transferencia y Almacenamiento de Esperma: Los machos criados a 35 °C transfirieron significativamente menos esperma a las hembras, y las hembras almacenaron significativamente menos esperma. Esta reducción persistió independientemente de la edad del macho.
6. Capacidad Competitiva del Esperma: Las hembras apareadas inicialmente con machos sometidos a estrés térmico (35 °C) utilizaron posteriormente significativamente más esperma de un segundo macho competidor para fertilizar sus huevos (menores puntuaciones de P1). Esto indica una reducción en la capacidad competitiva del esperma de los machos sometidos a estrés térmico.
7. Impacto de Wolbachia:
   • La infección por Wolbachia alteró los resultados reproductivos basales (por ejemplo, tasas de nuevo apareamiento generalmente más altas en las parejas de machos infectados).
   • Sin embargo, la respuesta al estrés térmico fue muy similar entre las cepas infectadas y no infectadas. El estrés térmico aún afectó el éxito de apareamiento, aumentó el nuevo apareamiento y redujo la transferencia de esperma en los machos infectados con Wolbachia.
   • Notablemente, la fertilidad en las parejas de machos infectados con Wolbachia criados a 35 °C fue mayor que a 27 °C o 32 °C, lo cual es consistente con la reducción de la densidad de Wolbachia inducida por el calor y el subsiguiente debilitamiento de la incompatibilidad citoplasmática.

Contribuciones Clave

• Perspectiva Mecanística: El estudio demuestra que el estrés térmico del desarrollo impide la capacidad del macho para inducir PMR específicas en la hembra (refractariedad) y transferir suficiente esperma, incluso cuando la fertilidad básica (eclosión de huevos) permanece intacta.
• Persistencia de los Defectos: Distingue entre defectos transitorios (éxito de apareamiento, que se recupera con la edad) y defectos persistentes (cantidad de esperma, almacenamiento y capacidad competitiva, que no se recuperan).
• Implicaciones para el Control de Vectores: Los hallazgos sugieren que el estrés térmico durante la cría de larvas en las instalaciones de cría de laboratorio podría producir machos que sean menos efectivos para suprimir las poblaciones silvestres porque no logran prevenir el nuevo apareamiento y pierden la competencia espermática.

Significancia y Afirmaciones
Los autores afirman que estos hallazgos mejoran la comprensión de la reproducción de los mosquitos bajo condiciones de calentamiento ambiental. Argumentan que, si bien el estrés térmico puede no eliminar la fertilidad en escenarios de apareamiento único, altera significamente las complejas conductas inducidas por el macho necesarias para un control de vectores exitoso. Específicamente, la reducción en la capacidad de los machos sometidos a estrés térmico para inducir la refractariedad de la hembra y su disminuida capacidad de competencia espermática podrían reducir la eficacia de los programas de supresión y reemplazo de poblaciones que dependen de la liberación de machos criados en laboratorio. El estudio concluye que, a medida que las temperaturas globales aumentan, el estrés térmico en los hábitats de los mosquitos puede alterar las interacciones reproductivas, lo que requiere una reevaluación de las estrategias de control para tener en cuenta estos déficits fisiológicos.