Bombyx mori

La polilla de seda doméstica (Bombyx mori) es un insecto de la familia de las polillas Bombycidae. Es el pariente más cercano de Bombyx mandarina, la polilla de seda salvaje. El gusano de seda es la larva u oruga de una polilla de seda. Es un insecto económicamente importante, siendo un productor primario de seda. El alimento preferido de un gusano de seda son las hojas de morera blanca, aunque pueden comer otras especies de morera e incluso la naranja osage. Las polillas de seda domésticas dependen completamente de los humanos para reproducirse, como resultado de milenios de crianza selectiva. Las polillas de seda silvestres (otras especies de Bombyx) no son comercialmente viables en la producción de seda.

La sericultura, la práctica de criar gusanos de seda para la producción de seda cruda, existe desde hace al menos 5000 años en China, desde donde se extendió a la India, Corea, Nepal, Japón y Occidente. La polilla de seda doméstica se domesticó a partir de la polilla de seda salvaje Bombyx mandarina, que se distribuye desde el norte de la India hasta el norte de China, Corea, Japón y las regiones del lejano oriente de Rusia. La polilla de seda doméstica se deriva de la población china en lugar de japonesa o coreana.

Es poco probable que las polillas de seda se criaran en el país antes del Neolítico. Antes de eso, no se habían desarrollado las herramientas para fabricar cantidades de hilo de seda. El B domesticado. mori y el salvaje B. mandarina todavía puede reproducirse y, a veces, producir híbridos.

Las polillas de seda domésticas son muy diferentes de la mayoría de los miembros del género Bombyx; no solo han perdido la capacidad de volar, sino que también se han perdido sus pigmentos de color.

Tipos

Los gusanos de seda de morera se pueden dividir en tres categorías principales según la frecuencia de reproducción estacional. Los gusanos de seda Univoltine producen solo una nidada por temporada, y generalmente se encuentran en Europa y sus alrededores. Los huevos univoltinos deben hibernar durante el invierno y, en última instancia, se fertilizan en primavera. Las variedades bivoltinas se encuentran normalmente en el este de Asia, y su proceso de cultivo acelerado es posible gracias a climas ligeramente más cálidos. Además, hay gusanos de seda polivoltinos, que solo se encuentran en los trópicos. Sus huevos suelen eclosionar entre 9 y 12 días, lo que significa que puede haber hasta ocho generaciones de larvas durante todo el año.

Proceso

Moth de seda adulto

Los huevos tardan unos 14 días en convertirse en larvas, que comen continuamente. Tienen preferencia por la morera blanca, teniendo atracción por el cis-jasmone odorante de la morera. No son monófagos, ya que pueden comer otras especies de Morus, así como algunas otras Moraceae, en su mayoría naranja de Osage. Están cubiertos de diminutos pelos negros. Cuando el color de sus cabezas se vuelve más oscuro, indica que están a punto de mudar. Después de la muda, la fase larvaria de los gusanos de seda emerge blanca, desnuda y con pequeños cuernos en la espalda.

Después de haber mudado cuatro veces, sus cuerpos se vuelven ligeramente amarillos y la piel se vuelve más tensa. Luego, las larvas se preparan para entrar en la fase de pupa de su ciclo de vida y se encierran en un capullo hecho de seda cruda producida por las glándulas salivales. La muda final de larva a pupa tiene lugar dentro del capullo, que proporciona una capa vital de protección durante el estado de pupa vulnerable y 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, han sido explotados para la producción de telas..

Si se permite que el animal sobreviva después de girar su capullo y a través de la fase de pupa de su ciclo de vida, libera enzimas proteolíticas para hacer un agujero en el capullo para que pueda emerger como una polilla adulta. Estas enzimas son destructivas para la seda y pueden hacer que las fibras de seda se descompongan de más de una milla de largo en segmentos de longitud aleatoria, lo que reduce seriamente el valor de los hilos de seda, aunque estos capullos de seda dañados todavía se usan como & "relleno" disponible en China y en otros lugares para doonas, chaquetas, etc. Para evitar esto, se hierven los capullos de gusanos de seda. El calor mata a los gusanos de seda y el agua hace que los capullos se deshagan más fácilmente. A menudo, se come el propio gusano de seda.

Como el proceso de recolección de la seda del capullo mata a la larva, la sericultura ha sido criticada por activistas por los derechos y el bienestar de los animales. Mahatma Gandhi criticó la producción de seda basada en la filosofía Ahimsa "no dañar a ningún ser vivo". Esto condujo a la promoción de Gandhi de las máquinas de hilar algodón, un ejemplo de lo cual se puede ver en el Instituto Gandhi, y una extensión de este principio ha llevado a la práctica de producción moderna conocida como seda Ahimsa, que es seda salvaje (de polillas de seda salvajes y semisalvajes) hechas de capullos de polillas que se dejan emerger antes de que se coseche la seda.

La polilla, la fase adulta del ciclo de vida, no es capaz de un vuelo funcional, en contraste con la B salvaje. mandarina y otras especies de Bombyx, cuyos machos vuelan para encontrarse con las hembras y para evadir a los depredadores. Algunos pueden surgir con la capacidad de despegar y permanecer en el aire, pero no se puede lograr un vuelo sostenido. Esto se debe a que sus cuerpos son demasiado grandes y pesados para sus pequeñas alas. Las polillas de seda tienen una envergadura de 3 a 5 cm (1,2 a 2 pulgadas) y un cuerpo blanco y peludo. Las hembras son de dos a tres veces más voluminosas que los machos (ya que llevan muchos huevos), pero tienen un color similar. Los Bombycidae adultos tienen piezas bucales reducidas y no se alimentan.

Capullo

Silkworm y cocoon

Cocoon B. mori

El capullo está hecho de un hilo de seda cruda de 300 a 900 m (1000 a 3000 pies) de largo. Las fibras son muy finas y brillantes, de aproximadamente 10 μm (0,0004 pulgadas) de diámetro. Se requieren alrededor de 2000 a 3000 capullos para hacer 0,4 kg (1 libra) de seda. Cada año se producen al menos 70 millones de libras (32 millones de kg) de seda cruda, lo que requiere casi 10 mil millones de capullos.

Investigación

Un estudio de un óvulo de un gusano de seda de Hooke Micrographia, 1665

1679 estudio de la metamorfosis de seda de Maria Sibylla Merian, representa la fruta y las hojas de un árbol de mora y los huevos y larvas de la polilla de seda.

Debido a su pequeño tamaño y facilidad de cultivo, el gusano de seda se ha convertido en un organismo modelo en el estudio de la biología de lepidópteros y artrópodos. Se han hecho descubrimientos fundamentales sobre feromonas, hormonas, estructuras cerebrales y fisiología con el gusano de seda. Un ejemplo de esto fue la identificación molecular de la primera feromona conocida, bombykol, que requirió extractos de 500 000 individuos, debido a las cantidades muy pequeñas de feromona producida por cualquier gusano de seda individual.

Muchos trabajos de investigación se han centrado en la genética de los gusanos de seda y la posibilidad de la ingeniería genética. Se mantienen muchos cientos de cepas y se han descrito más de 400 mutaciones mendelianas. Otra fuente sugiere que se conservan 1000 cepas domesticadas endogámicas en todo el mundo. Un desarrollo útil para la industria de la seda son los gusanos de seda que pueden alimentarse de alimentos que no sean hojas de morera, incluida una dieta artificial. La investigación sobre el genoma también plantea la posibilidad de modificar genéticamente los gusanos de seda para producir proteínas, incluidos medicamentos farmacológicos, en lugar de proteínas de seda. Las hembras Bombyx mori son también uno de los pocos organismos con cromosomas homólogos que se mantienen unidos únicamente por el complejo sinaptonémico (y no por cruces) durante la meiosis.

Laboratorios Kraig Biocraft ha utilizado la investigación de las Universidades de Wyoming y Notre Dame en un esfuerzo de colaboración para crear un gusano de seda alterado genéticamente para producir seda de araña. En septiembre de 2010, el esfuerzo se anunció como exitoso.

Los 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 apoyar o reestructurar ligamentos, tendones y otros tejidos dañados. También crearon implantes hechos de seda y compuestos de drogas que se pueden implantar debajo de la piel para una liberación constante y gradual de medicamentos.

Los investigadores del MIT Media Lab experimentaron con gusanos de seda para ver qué tejían cuando se los dejaba en superficies con diferentes curvaturas. Descubrieron que en redes de líneas particularmente rectas, los gusanos de seda conectarían las líneas vecinas con la seda, tejiéndolas directamente sobre la forma dada. Utilizando este conocimiento, construyeron un pabellón de seda con 6.500 gusanos de seda durante varios días.

Los gusanos de seda se han utilizado en el descubrimiento de antibióticos, ya que tienen varias características ventajosas en comparación con otros modelos de invertebrados. Antibióticos como la lisocina E, un péptido no ribosómico sintetizado por Lysobacter sp. RH2180-5 y GPI0363 se encuentran entre los antibióticos notables descubiertos con gusanos de seda. Además, se seleccionaron antibióticos con parámetros farmacocinéticos adecuados que se correlacionaban con la actividad terapéutica en el modelo de infección por gusanos de seda.

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 transposones mutantes de la cepa Staphylococcus aureus USA300 que identificó 8 nuevos genes con funciones en la virulencia total de S. aureus. Otro estudio realizado por el mismo equipo de investigadores reveló, por primera vez, el papel de YjbH en la virulencia y la tolerancia al estrés oxidativo in vivo.

Domesticación

Seda de oro, Han dinastía

La especie doméstica B. mori, en comparación con las especies silvestres (por ejemplo, B. mandarina), ha aumentado el tamaño del capullo, el tamaño del cuerpo, 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 depredadores potenciales. 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 totalmente dependiente de los humanos para sobrevivir, y no existe en la naturaleza. Los huevos se mantienen en incubadoras para ayudar en su eclosión.

Cría de gusanos de seda

Silkworms y hojas de mora colocadas en bandejas (Liang Kai's Sericultura c. Siglo XIII)

Los gusanos de seda se domesticaron por primera vez en China hace más de 5000 años. Desde entonces, los gusanos de seda se han cruzado para incluir proteínas de producción de seda de las arañas para producir una seda más fuerte y elástica. Desde entonces, la capacidad de producción de seda de la especie se ha multiplicado casi por diez. El gusano de seda es uno de los pocos organismos en los que se aplicaron los principios de la genética y la reproducción para obtener el máximo rendimiento. Solo es superado por el maíz en la explotación de los principios de heterosis y mestizaje.

Pupae

Cocoones de seda pesaron y ordenaron (Liang Kai's Sericultura)

La cría de gusanos 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 capacidad de puesta de huevos de una raza), la salud de las larvas, la cantidad de producción de capullos y seda y la resistencia a las enfermedades. Las larvas saludables conducen a un cultivo de capullo saludable. La salud depende de factores como una mejor tasa de pupación, menos larvas muertas en el montaje, menor duración de las larvas (esto reduce la posibilidad de infección) y larvas de quinto estadio teñidas de azul (que son más saludables que las de color marrón rojizo). La cantidad de capullo y seda producidos están directamente relacionados con la tasa de pupa y el peso de las larvas. Las larvas más saludables tienen mayores tasas de pupación y pesos de capullo. La calidad del capullo y la seda depende de varios factores, incluida la genética.

Proyectos escolares y de crianza de pasatiempos

En los EE. UU., los maestros a veces pueden presentar el ciclo de vida de los insectos a sus alumnos criando polillas de seda domésticas en el aula como un proyecto científico. Los estudiantes tienen la oportunidad de observar los ciclos de vida completos de los insectos, desde los huevos hasta las larvas, las pupas y las polillas.

La polilla de seda doméstica se ha criado como pasatiempo en países como China, Sudáfrica, Zimbabue e Irán. Los niños a menudo transmiten los huevos, creando una población no comercial. La experiencia brinda a los niños la oportunidad de presenciar el ciclo de vida de las polillas de seda. La práctica de criar polillas de seda por parte de los niños como mascotas, en la agricultura sin seda de Sudáfrica, ha llevado al desarrollo de razas autóctonas de polillas de seda extremadamente resistentes, porque invariablemente están sujetas a dificultades que no enfrentan los miembros de la especie criados comercialmente. Sin embargo, estos gusanos, al no ser criados selectivamente como tales, posiblemente sean inferiores en la producción de seda y pueden exhibir otros rasgos indeseables.

Genoma

El genoma completo de la polilla de seda doméstica fue publicado en 2008 por el Consorcio Internacional del Genoma del Gusano de Seda. Los borradores de secuencias se publicaron en 2004.

El genoma de la polilla de seda doméstica es de rango medio con un tamaño de genoma de alrededor de 432 pares de megabases.

Se ha encontrado una alta variabilidad genética en líneas domésticas de polillas de seda, aunque es menor que entre las polillas de seda silvestres (alrededor del 83 por ciento de la variación genética silvestre). Esto sugiere un solo evento de domesticación, y que sucedió durante un corto período de tiempo, con una gran cantidad de gusanos de seda salvajes recolectados para su domesticación. Sin embargo, las principales preguntas siguen sin respuesta, según Jun Wang, coautor de un estudio relacionado publicado en 2008, quien afirmó: "Si este evento fue en un solo lugar o en un período corto de tiempo en varios lugares no puede ser descifrado a partir de los datos, y la investigación aún tiene que identificar el área en China donde surgió la domesticación.

Como alimento

Platos de pupa de seda

Refrigerios de gusano de seda empaquetados de Tailandia

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

• En Assam, India, se hierven para extraer seda y el pupa hervido se come directamente con sal o frito con chile o hierbas como aperitivo o plato.
• En Corea, se calientan y se sazonan para hacer una comida popular conocida como beondegi (번데peti).
• En China, los vendedores ambulantes venden pupa de polilla de seda asada.
• En Japón, los gusanos de seda generalmente se sirven como tsukudani (佃煮), es decir, cocido en una salsa dulce hecha con salsa de soja y azúcar.
• En Vietnam, esto se conoce como Nhng tằm, generalmente hervido, sazonado con salsa de pescado, luego molido y comido como plato principal con arroz.
• En Tailandia, el gusano de seda asado se vende a menudo en mercados abiertos. También se venden como aperitivos empaquetados.

Los astronautas también han propuesto el cultivo de gusanos de seda como alimento espacial en misiones a largo plazo.

Leyendas del gusano de seda

China

En China, una leyenda indica que el descubrimiento de la seda del gusano de seda fue obra de una antigua emperatriz llamada Leizu, la esposa del Emperador Amarillo, también conocida como Xi Lingshi. Estaba tomando té debajo de un árbol cuando un capullo de seda cayó en su té. Cuando lo recogió y comenzó a envolver el hilo de seda alrededor de su dedo, sintió lentamente una sensación cálida. Cuando se acabó la seda, vio una pequeña larva. En un instante, se dio cuenta de que esta larva de oruga era la fuente de la seda. Ella le enseñó esto a la gente y se generalizó. Se cuentan muchas más leyendas sobre el gusano de seda.

Los chinos guardaban su conocimiento de la seda, pero, según una historia, una princesa china dada en matrimonio a un príncipe de Khotan trajo al oasis el secreto de la fabricación de seda, "escondiendo gusanos de seda en su cabello como parte de su dote", probablemente en la primera mitad del siglo I d.C. Alrededor del año 550 dC, se dice que los monjes cristianos sacaron de contrabando gusanos de seda, en un palo hueco, fuera de China y vendieron el secreto al Imperio bizantino.

Vietnam

Según un cuento popular vietnamita, los gusanos de seda eran originalmente una hermosa criada que huía de sus espantosos amos y vivía en la montaña, donde estaba protegida por el dios de la montaña. Un día, un dios lascivo del cielo bajó a la Tierra para seducir mujeres. Cuando la vio, trató de violarla pero ella pudo escapar y escondida por el dios de la montaña. El dios lascivo luego trató de encontrarla y capturarla colocando una red trampa alrededor de la montaña. Con la bendición de Guanyin, la niña pudo tragar con seguridad esa red en su estómago. Finalmente, el dios malvado convoca a sus compañeros dioses del trueno y la lluvia para atacar y quemar su ropa, obligándola a esconderse en una cueva. Desnuda y con frío, escupió la red y la usó como manta para dormir. La niña murió mientras dormía, y como deseaba seguir ayudando a otras personas, su alma se convirtió en gusanos de seda.

Nutrición del gusano de seda

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

• Aquellos que, cuando se eliminan, hacen que el desarrollo larval pare por completo: Lysine, Leucine, Isoleucine, Histidine, Arginine, Valine, Tryptophan, Threonine, Phenylalanine, Methionine
• Aquellos que, cuando se eliminan, impiden etapas posteriores de desarrollo larval: Glutamate y Aspartate
• Aminoácidos semiesenciales, con efectos negativos que se pueden eliminar complementando con otros aminoácidos: Proline (Ornithine se puede sustituir)
• Aminoácidos no esenciales que pueden sustituirse por biosíntesis por la larvas: Alanine, Glycine, Serine
• Aminoácidos no esenciales que se pueden eliminar sin ningún efecto: Tyrosine

Enfermedades del gusano de seda

• Beauveria bassiana, un hongo, destruye todo el cuerpo de gusano de seda. Este hongo generalmente aparece cuando se crían gusanos de seda bajo condiciones frías con alta humedad. Esta enfermedad no se transmite a los huevos de polillas, ya que los gusanos de seda infectados no pueden sobrevivir a la etapa de la polilla. Sin embargo, este hongo puede extenderse a otros insectos.
• La lencería, también conocida como polihedrosis nuclear, enfermedad lechosa o enfermedad colgante, es causada por la infección con la Bombyx mori nucleopolyhedrovirus (aka Bombyx mori nuclear polyhedrosis virus, género Alphabaculovirus). Si la lencería se observa en la etapa de chawkie, entonces larvas chawkie debe haber sido infectada mientras se eclosiona o durante la crianza de los chawkie. Los huevos infectados pueden desinfectarse limpiando sus superficies antes de la eclosión. Las infecciones pueden ocurrir como resultado de una higiene inadecuada en la casa de crianza de chawkie. Esta enfermedad se desarrolla más rápido en la crianza inicial.
• Pébrine es una enfermedad causada por una microsporidiana parasitaria, Nosema bombycis. Las larvas enfermas muestran un crecimiento lento, cuerpos subsizes, pálidos y flácidos y un apetito pobre. Pequeñas manchas negras aparecen en larval integument. Además, las larvas muertas permanecen gomas y no se someten a putrefacción después de la muerte. N. bombycis mata al 100% de gusanos de seda arrebatados de huevos infectados. Esta enfermedad se puede llevar de gusanos a polillas, luego a huevos y gusanos de nuevo. Este microsporidium proviene de la comida que los gusanos de seda comen. Las polillas femeninas pasan la enfermedad a los huevos, y el 100% de los gusanos de seda que arrebatan los huevos enfermos morirán en su etapa de gusano. Para prevenir esta enfermedad, es extremadamente importante descartar todos los huevos de las polillas infectadas comprobando el líquido corporal de la polilla bajo un microscopio.
• Los gusanos de seda infectados de Flacherie parecen débiles y son de color marrón oscuro antes de morir. La enfermedad destruye el intestino de la larva y es causada por virus o alimentos venenosos.
• Varias enfermedades causadas por una variedad de hongos se llaman colectivamente Muscardine.