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Bombyx mori

Bombyx mori , comúnmente conocida como la polilla de seda doméstica , es una especie de polilla domesticada perteneciente a la familia Bombycidae . Es el pariente más cercano de...

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Bombyx mori , comúnmente conocida como la polilla de seda doméstica , es una especie de polilla domesticada perteneciente a la familia Bombycidae . Es el pariente más cercano de Bombyx mandarina , la polilla de seda silvestre. Los gusanos de seda son las larvas de las polillas de seda. El gusano de seda tiene un valor económico particular, ya que es un productor primario de seda . Su alimento preferido son las hojas de la morera blanca , aunque también puede comer otras especies de morera e incluso hojas de otras plantas. Las polillas de seda domésticas dependen completamente de los humanos para su reproducción, como resultado de milenios de cría selectiva. Las polillas de seda silvestres, que son otras especies de Bombyx , no son tan viables comercialmente en la producción de seda.

La sericultura , la práctica de criar polillas de seda para la producción de seda cruda, existe desde hace al menos 5000 años en China, [ 1 ] desde donde se extendió a la India, Corea, Nepal, Japón y luego a Occidente. El proceso convencional de sericultura mata al gusano de seda en la etapa de pupa. [ 2 ] La polilla de seda doméstica fue domesticada a partir de la polilla de seda silvestre Bombyx mandarina , que tiene una distribución desde el norte de la India hasta el norte de China, Corea, Japón y las regiones del extremo oriental de Rusia . La polilla de seda doméstica proviene de una cepa china, no japonesa ni coreana. [ 3 ] [ 4 ]

Es improbable que las polillas de seda se criaran en cautividad antes del Neolítico . Antes de eso, no se habían desarrollado las herramientas para fabricar grandes cantidades de hilo de seda. La Bombyx mori domesticada y la Bombyx mandarina silvestre aún pueden reproducirse y, a veces, producir híbridos. [ 5 ] : 342 Se desconoce si B. mori puede hibridar con otras especies de Bombyx . En comparación con la mayoría de los miembros del género Bombyx , las polillas de seda domésticas han perdido su coloración , así como su capacidad de volar. [ 6 ]

Tipos

Las polillas de seda de la morera se pueden dividir en tres categorías principales según la frecuencia de cría estacional. Las polillas de seda univoltinas producen solo una cría por temporada y generalmente se encuentran en Europa y sus alrededores. Los huevos univoltinos deben hibernar durante el invierno, y finalmente se polinizan en primavera. Las variedades bivoltinas se encuentran normalmente en Asia Oriental, y su proceso de reproducción acelerado es posible gracias a los climas más cálidos. Además, existen polillas de seda polivoltinas que se encuentran solo en los trópicos. Sus huevos suelen eclosionar en 9 a 12 días, lo que significa que puede haber hasta ocho generaciones de larvas a lo largo del año. [ 7 ] Los gusanos de seda de la morera son muy sensibles a las variables ambientales, y la diapausa —una detención fisiológica del desarrollo— puede verse significativamente influenciada por el fotoperiodo, la temperatura y la humedad. [ 8 ] [ 9 ] Estudios recientes también han informado de la aparición de huevos sin diapausa en razas bivoltinas, lo que indica una expresión de diapausa más flexible de lo que se creía anteriormente. [ 10 ]

Descripción y ciclo de vida

larvas

Los huevos tardan aproximadamente 14 días en eclosionar y convertirse en larvas. Las larvas tienen preferencia por la mora blanca , debido a la atracción que ejerce el cis-jasmone , su componente aromático . No son monófagas , ya que pueden alimentarse de otras especies de Morus , así como de otras Moraceae , principalmente del naranjo de Osage . Pasan por cinco estadios larvarios antes de la pupación.

Pupas (capullos)

Tras cuatro mudas, sus cuerpos se vuelven ligeramente amarillos y su piel se tensa. Las larvas se preparan entonces para entrar en la fase pupal de su ciclo vital y se envuelven en un capullo formado por seda cruda producida por las glándulas salivales . La muda final de larva a pupa tiene lugar dentro del capullo, que proporciona una capa de protección durante el vulnerable estado pupal, casi inmóvil. Muchos otros lepidópteros producen capullos, pero solo unos pocos  —los Bombycidae, en particular el género Bombyx , y los Saturniidae , en particular el género Antheraea—  se han utilizado para la producción de tejidos.

El capullo está hecho de un hilo de seda cruda de entre 300 y aproximadamente 900 metros (1000 a aproximadamente 3000 pies) de largo. Las fibras son finas y brillantes, con un diámetro de aproximadamente 10 μm. La cantidad de capullos necesarios para producir un rendimiento final de seda es de aproximadamente 4000 a 7000 por kilogramo (2000 a 3000/lb) ; se producen al menos 32 millones de kilogramos (70 millones de libras) de seda cruda cada año, lo que requiere casi 10 mil millones de capullos. [ 11 ]    

Si el animal sobrevive a la fase de pupa de su ciclo de vida, libera enzimas proteolíticas para hacer un agujero en el capullo y poder emerger como polilla adulta. Estas enzimas son destructivas para la seda y pueden hacer que las fibras de seda se rompan, pasando de más de una milla de longitud a segmentos de longitud aleatoria, lo que reduce el valor de los hilos de seda , aunque estos capullos de seda dañados todavía se utilizan como "relleno" disponible en China y otros lugares para la producción de edredones , chaquetas y otros fines. Para evitar esto, los capullos de gusanos de seda se hierven en agua. El calor mata a los gusanos de seda y el agua hace que los capullos sean más fáciles de desenredar. A menudo, el gusano de seda es consumido.

Dado que el proceso de extracción de la seda del capullo mata a la pupa, la sericultura ha sido criticada por activistas del bienestar y los derechos de los animales. Mahatma Gandhi criticó la producción de seda basándose en la filosofía ahimsa , que consiste en "no dañar a ningún ser vivo". Esto llevó a Gandhi a promover las máquinas de hilar algodón, un ejemplo de las cuales se puede ver en el Instituto Gandhi, [ 12 ] y una extensión de este principio ha dado lugar a la práctica de producción moderna conocida como seda Ahimsa , que es seda salvaje (de polillas de seda salvajes y semisalvajes) hecha de los capullos de polillas a las que se les permite emerger antes de la cosecha de la seda.

Polilla

La polilla es la fase adulta del ciclo de vida del gusano de seda. Las polillas de seda tienen una envergadura de 3 a 5 cm y un cuerpo blanco y peludo . Las hembras son aproximadamente dos o tres veces más grandes que los machos (debido a que llevan muchos huevos). Todas las polillas adultas de la familia Bombycidae tienen piezas bucales reducidas y no se alimentan.  

Las alas de la polilla de seda se desarrollan a partir de discos imaginales larvarios . [ 13 ] La polilla no es capaz de volar funcionalmente, a diferencia de la B. mandarina silvestre y otras especies de Bombyx , cuyos machos vuelan para encontrarse con las hembras. Algunas pueden emerger con la capacidad de despegar y mantenerse en el aire, pero no pueden lograr un vuelo sostenido ya que sus cuerpos son demasiado grandes y pesados ​​para sus pequeñas alas.

2- piernas torácicas.
polilla de seda adulta

Las patas de la polilla de la seda se desarrollan a partir de las patas larvarias (torácicas) del gusano de seda. Se han utilizado genes de desarrollo como Distalless y extradenticle para marcar el desarrollo de las patas. Además, la eliminación de segmentos específicos de las patas torácicas en diferentes etapas de la larva provocó que la polilla de la seda adulta no desarrollara los segmentos correspondientes de las patas adultas. [ 13 ]

Capullo de B. mori

Investigación

Un estudio de un huevo de gusano de seda de la Micrographia de Hooke , 1665.
Estudio de 1679 sobre la metamorfosis del gusano de seda realizado por Maria Sibylla Merian , que representa el fruto y las hojas de un moral , así como los huevos y las larvas de la polilla del gusano de seda.

Debido a su pequeño tamaño y facilidad de cultivo, el gusano de seda se ha convertido en un organismo modelo para el estudio de la biología de los lepidópteros y los artrópodos en general. Se han realizado descubrimientos fundamentales sobre genética, feromonas, hormonas, estructuras cerebrales y fisiología con el gusano de seda. [ 14 ] Un ejemplo de esto fue la identificación molecular de la primera feromona conocida, el bombykol , que requirió extractos de 500 000 individuos, debido a las pequeñas cantidades de feromona producidas por cada gusano de seda.

Muchos trabajos de investigación se han centrado en la genética de las polillas de seda y la posibilidad de la ingeniería genética. Se mantienen cientos de cepas y se han descrito más de 400 mutaciones mendelianas . [ 15 ] Otra fuente sugiere que se mantienen 1000 cepas domesticadas endogámicas en todo el mundo. [ 16 ] Un desarrollo útil para la industria de la seda son los gusanos de seda que pueden alimentarse de alimentos distintos a las hojas de morera, incluyendo una dieta artificial. [ 15 ] La investigación del genoma también plantea la posibilidad de modificar genéticamente los gusanos de seda para producir proteínas, incluyendo fármacos, en lugar de las proteínas de la seda. Las hembras de Bombyx mori son también uno de los pocos organismos con cromosomas homólogos mantenidos unidos solo por el complejo sinaptonémico (y no por entrecruzamientos) durante la meiosis . [ 17 ] En los ovocitos de B. mori , la meiosis es completamente aquiasmática (carece de entrecruzamientos). [ 18 ] Aunque los complejos sinaptonémicos se forman durante la etapa de paquiteno de la meiosis en B. mori , no se produce recombinación homóloga por entrecruzamiento entre los cromosomas apareados . [ 19 ]

Kraig Biocraft Laboratories [ 20 ] ha utilizado investigaciones de las Universidades de Wyoming y Notre Dame en un esfuerzo de colaboración para crear un gusano de seda modificado genéticamente para producir seda de araña. En septiembre de 2010, se anunció que el esfuerzo había sido un éxito. [ 21 ]

Investigadores de Tufts desarrollaron andamios hechos de seda esponjosa que se sienten y se ven similares al tejido humano. Se implantan durante la cirugía reconstructiva para sostener o reestructurar ligamentos, tendones y otros tejidos dañados. También crearon implantes hechos de seda y compuestos farmacológicos que se pueden implantar debajo de la piel para una liberación gradual y constante de medicamentos. [ 22 ]

Investigadores del MIT Media Lab experimentaron con gusanos de seda para observar qué tejerían al ser dejados sobre superficies con diferentes curvaturas. Descubrieron que, en redes de líneas particularmente rectas, los gusanos de seda conectaban las líneas vecinas con seda, tejiendo directamente sobre la forma dada. Con este conocimiento, construyeron un pabellón de seda con 6500 gusanos de seda a lo largo de varios días. [ 23 ]

Los gusanos de seda se han utilizado en el descubrimiento de antibióticos, ya que poseen varias características ventajosas en comparación con otros modelos de invertebrados. [ 24 ] Antibióticos como la lisocina E , [ 25 ] un péptido no ribosomal sintetizado por Lysobacter sp. RH2180-5 [ 26 ] y GPI0363 [ 27 ] se encuentran entre los antibióticos notables descubiertos utilizando gusanos de seda. Además, se seleccionaron antibióticos con parámetros farmacocinéticos apropiados que se correlacionaron con la actividad terapéutica en el modelo de infección del gusano de seda. [ 28 ]

Los gusanos de seda también se han utilizado para la identificación de nuevos factores de virulencia de microorganismos patógenos. Se realizó un primer cribado a gran escala utilizando una biblioteca de mutantes por transposición de la cepa USA300 de Staphylococcus aureus , que identificó 8 nuevos genes con funciones en la virulencia completa de S. aureus . [ 29 ] Otro estudio del mismo equipo de investigadores reveló, por primera vez, la función de YjbH en la virulencia y la tolerancia al estrés oxidativo in vivo. [ 30 ]

Domesticación

Gusano de seda dorado, dinastía Han

La especie doméstica B. mori , en comparación con la especie silvestre (por ejemplo, B. mandarina ), ha aumentado el tamaño del capullo, el tamaño corporal, la tasa de crecimiento y la eficiencia de su digestión. Ha ganado tolerancia a la presencia y manipulación humana, y también a vivir en condiciones de hacinamiento. Las polillas de seda domésticas no pueden volar, por lo que los machos necesitan ayuda humana para encontrar pareja, y carecen de miedo a los posibles depredadores. Los pigmentos de color nativos también se han perdido, por lo que las polillas de seda domésticas son leucísticas , ya que el camuflaje no es útil cuando solo viven en cautiverio. Estos cambios han hecho que B. mori dependa completamente de los humanos para sobrevivir, y no existe en estado silvestre. [ 31 ] Los huevos se mantienen en incubadoras para ayudar a su eclosión.

Cría

Gusanos de seda y hojas de morera colocados en bandejas ( Sericultura de Liang Kai , siglo XIII).

La evidencia arqueológica más antigua de la domesticación de la polilla de seda está asociada con la cultura Yangshao del norte de China, que data de hace más de 5000 años. [ 1 ] [ 32 ] [ 33 ] Los chinos también domesticaron la carpa común hace más de 5000 años. Las carpas se criaban a menudo en estanques en granjas de seda y se alimentaban con larvas y heces de polilla de seda. Esto permitió practicar la sericultura y la acuicultura de forma conjunta. [ 34 ]

Pupas
Capullos de gusanos de seda pesados ​​y clasificados ( Sericultura de Liang Kai )

La cría de polillas de seda tiene como objetivo la mejora general de los gusanos de seda desde un punto de vista comercial. Los principales objetivos son mejorar la fecundidad , la salud de las larvas, la cantidad de producción de capullos y seda, y la resistencia a las enfermedades. Las larvas sanas dan lugar a una cosecha de capullos sana. La salud depende de factores como una mejor tasa de pupación, menos larvas muertas en el montaje, [ 35 ] una duración larvaria más corta (esto disminuye la probabilidad de infección) y larvas de quinto estadio con tinte azulado (que son más sanas que las de color marrón rojizo). La cantidad de capullos y seda producida está directamente relacionada con la tasa de pupación y el peso de las larvas. Las larvas más sanas tienen mayores tasas de pupación y pesos de capullos. La calidad del capullo y la seda depende de varios factores, incluida la genética.

Proyectos escolares y de desarrollo de pasatiempos

En Estados Unidos, los profesores a veces introducen el ciclo de vida de los insectos a sus alumnos criando polillas de seda domésticas en el aula como proyecto de ciencias. Los alumnos tienen la oportunidad de observar ciclos de vida completos de los insectos, desde los huevos hasta las larvas, las pupas y las polillas adultas. [ 36 ] Además de en Estados Unidos, esta polilla de seda doméstica se utiliza en entornos educativos en varios países, como China, Sudáfrica, Zimbabue, Irán y Taiwán. [ 37 ]

genoma

El genoma completo de la polilla de seda doméstica fue publicado en 2008 por el Consorcio Internacional del Genoma del Gusano de Seda. [ 16 ] Las secuencias preliminares se publicaron en 2004. [ 38 ] [ 39 ]

El genoma de la polilla de seda doméstica es de tamaño medio, con aproximadamente 432 millones de pares de bases. Una característica notable es que el 43,6 % del genoma son secuencias repetitivas , la mayoría de las cuales son elementos transponibles. Al menos 3000 genes del gusano de seda son únicos y no tienen homólogos en otros genomas. La capacidad del gusano de seda para producir grandes cantidades de seda se correlaciona con la presencia de grupos específicos de ARNt, así como con algunos genes de sericina agrupados . Además, la capacidad del gusano de seda para consumir hojas tóxicas de morera está vinculada a genes de sacarasa especializados, que parecen haber sido adquiridos de genes bacterianos. [ 16 ]

En 2018, se publicaron las lecturas cortas de Illumina para 137 genomas de cepas. [ 40 ] En 2022, se publicaron las lecturas largas de Nanopore para 545 genomas de cepas. [ 41 ]

Como alimento

Platos de pupas de gusanos de seda

Las pupas de la polilla de la seda son insectos comestibles y se consumen en algunas culturas :

  • En Assam, India , se hierven para extraer la seda y las pupas hervidas se comen directamente con sal o fritas con chile o hierbas como aperitivo o plato. Las pupas vivas se pueden comer crudas, hervidas o fritas. [ 42 ]
  • En Corea , se hierven y se sazonan para hacer un popular aperitivo conocido como beondegi (번데기). [ 43 ]
  • En China , los vendedores ambulantes venden pupas de polilla de seda tostadas. Las heces del gusano de seda son secreciones que se utilizan en la medicina tradicional china . [ 44 ]
  • En Japón , los gusanos de seda se suelen servir como tsukudani (佃煮), es decir, hervidos en una salsa agridulce hecha con salsa de soja y azúcar.
  • En Vietnam , este plato se conoce como nhộng tằm , que generalmente se hierve, se sazona con salsa de pescado, se saltea y se come como plato principal con arroz.
  • En Tailandia , los gusanos de seda tostados se venden con frecuencia en los mercados al aire libre. También se venden envasados ​​como aperitivo.

En China, también se ha propuesto el cultivo de gusanos de seda por parte de los taikonautas como alimento espacial en misiones de larga duración. [ 45 ]

En la cultura

Porcelana

En China, una leyenda cuenta que el descubrimiento de la seda del gusano de seda fue obra de la antigua emperatriz Leizu , esposa del Emperador Amarillo , también conocido como Xi Lingshi. Estaba tomando té bajo un árbol cuando un capullo de seda cayó en su taza. Al recogerlo y comenzar a enrollar el hilo alrededor de su dedo, sintió una agradable sensación de calor. Cuando se acabó la seda, vio una pequeña larva. En un instante, comprendió que esta oruga era la fuente de la seda. Compartió este descubrimiento con el pueblo y se extendió rápidamente. Existen muchas más leyendas sobre el gusano de seda.

Los chinos guardaban celosamente su conocimiento sobre la seda, pero, según una historia, una princesa china que se casó con un príncipe de Khotan llevó al oasis el secreto de la fabricación de la seda, "escondiendo gusanos de seda en su cabello como parte de su dote", probablemente en la primera mitad del siglo I d. C. [ 46 ] Alrededor del año 550 d. C., se dice que monjes cristianos sacaron de contrabando gusanos de seda escondidos en un palo hueco de China, vendiendo el secreto a los romanos orientales.

Vietnam

Según un cuento popular vietnamita, los gusanos de seda eran originalmente una hermosa sirvienta que huía de sus crueles amos y vivía en la montaña, donde era protegida por el dios de la montaña. Un día, un dios lascivo del cielo descendió a la Tierra para seducir a las mujeres. Al verla, intentó violarla, pero ella logró escapar y fue escondida por el dios de la montaña. El dios lascivo intentó entonces encontrarla y capturarla colocando una trampa de red alrededor de la montaña. Con la bendición de Guanyin , la joven pudo tragarse la red a salvo. Finalmente, el dios maligno convocó a sus compañeros dioses del trueno y la lluvia para que la atacaran y quemaran su ropa, obligándola a esconderse en una cueva. Desnuda y con frío, escupió la red y la usó como manta para dormir. La joven murió mientras dormía, y como deseaba seguir ayudando a los demás, su alma se transformó en gusanos de seda.

Alimentación

Bombyx mori es esencialmente monófago, alimentándose exclusivamente de hojas de morera ( Morus spp.). Mediante el desarrollo de técnicas para el uso de dietas artificiales, se conocen los aminoácidos necesarios para su desarrollo. [ 47 ] Los diversos aminoácidos se pueden clasificar en cinco categorías:

  • Aquellos que, al ser eliminados, detienen por completo el desarrollo larvario: lisina, leucina, isoleucina, histidina, arginina, valina, triptófano, treonina, fenilalanina, metionina
  • Aquellos que, al ser eliminados, impiden las etapas posteriores del desarrollo larvario: glutamato y aspartato.
  • Aminoácidos semi-esenciales, con efectos negativos que pueden eliminarse mediante la suplementación con otros aminoácidos: prolina (se puede sustituir por ornitina).
  • Aminoácidos no esenciales que pueden ser reemplazados mediante biosíntesis por las larvas: alanina, glicina, serina
  • Aminoácidos no esenciales que pueden eliminarse sin ningún efecto: tirosina

Enfermedades

  • El hongo Beauveria bassiana destruye por completo el cuerpo del gusano de seda. Este hongo suele aparecer cuando los gusanos de seda se crían en condiciones frías y con alta humedad. Esta enfermedad no se transmite a los huevos de las polillas, ya que los gusanos de seda infectados no sobreviven hasta la etapa de polilla. Sin embargo, este hongo puede propagarse a otros insectos.
  • La grasserie , también conocida como poliedrosis nuclear, enfermedad lechosa o enfermedad colgante, es causada por la infección con el nucleopoliedrovirus de Bombyx mori (también conocido como virus de la poliedrosis nuclear de Bombyx mori , género Alphabaculovirus ). Si se observa grasserie en la etapa de chawkie, entonces las larvas de chawkie deben haberse infectado durante la eclosión o durante la cría. Los huevos infectados se pueden desinfectar limpiando sus superficies antes de la eclosión. Las infecciones pueden ocurrir como resultado de una higiene inadecuada en el gallinero de cría de chawkies. Esta enfermedad se desarrolla más rápidamente en la cría de larvas en estadios tempranos.
  • La pebrina es una enfermedad causada por el microsporidio parásito Nosema bombycis . Las larvas enfermas presentan un crecimiento lento, cuerpos pequeños, pálidos y flácidos, y poco apetito. Aparecen pequeñas manchas negras en el tegumento larval. Además, las larvas muertas permanecen gomosas y no se pudren. N. bombycis mata al 100% de los gusanos de seda nacidos de huevos infectados. Esta enfermedad puede transmitirse de gusanos a polillas, y luego a huevos y gusanos nuevamente. Este microsporidio proviene del alimento que consumen los gusanos de seda. Las polillas hembra transmiten la enfermedad a los huevos, y el 100% de los gusanos de seda que nacen de huevos enfermos mueren en su etapa larvaria. Para prevenir esta enfermedad, se descartan los huevos de polillas infectadas examinando el fluido corporal de la polilla bajo un microscopio.
  • Los gusanos de seda infectados con flacherie se ven débiles y adquieren un color marrón oscuro antes de morir. La enfermedad destruye el intestino de la larva y es causada por virus o alimentos tóxicos.
  • Varias enfermedades causadas por diversos hongos se denominan colectivamente Muscardin .

Véase también

Referencias

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Lecturas adicionales

  • Página del estudiante sobre el gusano de seda
  • WormSpit, un sitio sobre gusanos de seda, polillas de seda y seda.
  • Información sobre gusanos de seda para maestros de aula con muchas fotos.
  • Base de datos de ADNc de longitud completa del gusano de seda SilkBase
  • Fotos del ciclo de vida del gusano de seda
  • Instrucciones para el proyecto científico escolar sobre el gusano de seda
  • Ciclo de vida del gusano de seda. Artículo de 1943 con el primer estudio fotográfico del tema.
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