Uno de los grandes enigmas de la biología evolutiva es qué indujo a ciertos seres vivos a abandonar la existencia solitaria en favor de vivir en sociedades colaborativas, como se ve en el caso de las hormigas y otros insectos sociales que forman colonias.llamada especie eusocial es la división del trabajo entre las reinas que ponen huevos y las obreras que cuidan de la cría y realizan otras tareas. Pero, ¿qué es lo que determina que una reina ponga huevos y que las obreras no se reproduzcan?El biólogo evolutivo Dr. Romain Libbrecht ha estado considerando estos problemas durante los últimos años y en cooperación con investigadores de la Universidad Rockefeller en la ciudad de Nueva York ha encontrado una respuesta completamente inesperada: un solo gen llamado similar a la insulinael péptido 2 ILP2, que probablemente se activa con una mejor nutrición, estimula los ovarios y desencadena la reproducción.
"Puede parecer casi inconcebible que un solo gen marque la diferencia", señaló Libbrecht. Los investigadores sacaron su conclusión de una comparación de 5581 genes en siete especies de hormigas en cuatro subfamilias diferentes que se diferencian entre sí en cuanto aa numerosas características. Pero en una cosa son todos iguales: siempre hay una mayor expresión de ILP2 en el cerebro de los insectos reproductores. Por lo tanto, las reinas tienen niveles más altos que los trabajadores. Un hallazgo adicional indica que este péptido se encuentra solo en el cerebro,donde se produce en un pequeño grupo de solo 12 a 15 células.
División de la reproducción y el cuidado de la cría como base de la formación de colonias sociales
Se postula que los orígenes del comportamiento social en los insectos se encuentran en antepasados similares a las avispas que alternaban entre las fases de reproducción y cuidado de la cría. Una avispa hembra pondría un huevo y cuidaría de la larva hasta que pupare. Sin embargo,estas dos fases se separaron y sus deberes asociados se asignaron a diferentes individuos, a saber, reinas y trabajadores, durante la evolución de la eusocialidad.
Libbrecht y sus colegas en la ciudad de Nueva York investigaron las especies de hormigas Ooceraea biroi para determinar los mecanismos moleculares subyacentes a esta división del trabajo. O. Biroi es una especie pequeña de 2 a 3 milímetros de largo que se originó en Asia pero se ha extendido por los trópicos. Los insectos viven en pasajes subterráneos, atacan los nidos de otras especies de hormigas y se alimentan de sus crías. Lo inusual de los O. Biroi la especie es que no hay reinas, solo trabajadoras. Sin embargo, todas las trabajadoras pueden reproducirse mediante partenogénesis. Esto significa que una hembra produce otra hembra idéntica, los insectos de hecho se clonan a sí mismos. Y siempre siguen un ciclo específico:todas las trabajadoras ponen huevos durante un período de 18 días, después del cual pasan 16 días recolectando alimentos y alimentando a las larvas. El ciclo comienza nuevamente.
Este comportamiento cíclico es comparable al de los ancestros solitarios parecidos a avispas y está controlado por la presencia de larvas. Cuando las primeras larvas eclosionan al final de la fase reproductiva, su presencia suprime la actividad ovárica y desencadena un comportamiento de cuidado de la cría.las larvas comienzan a pupar al final de la fase de cuidado de la cría, la actividad ovárica aumenta y la búsqueda de alimento se reduce. "Lo que hicimos fue romper este ciclo", explicó Libbrecht. Los investigadores sintetizaron el péptido ILP2 y lo inyectaron en las hormigas.hizo que las hormigas pusieran huevos en presencia de larvas.
Libbrecht utilizó un enfoque de sustitución de cría para investigar qué sucede cuando las larvas se introducen en la colonia durante la fase reproductiva y, a la inversa, cuando se eliminan durante la fase de cuidado de cría. "Lo que vemos es que la expresión génica en el cerebro cambia enambas fases y las hormigas cambian su comportamiento y fisiología en consecuencia. Esta respuesta, sin embargo, ocurre a un ritmo más rápido si enfrentamos a las hormigas ponedoras de huevos con las larvas. "Los insectos entonces dejan de poner huevos y comienzan a cuidar de la cría".tiene sentido. Después de todo, es importante para la supervivencia comenzar rápidamente a alimentar a las larvas ", agregó. Este experimento también reveló que la expresión de ILP2 en el cerebro cambió rápida y significativamente en respuesta al cambio en las condiciones sociales.
De la asimetría en la nutrición a la asimetría en la reproducción
Los investigadores también consideraron la relevancia de la nutrición, que se sabe que es importante cuando se trata de la diferenciación entre reinas y obreras. Una gran cantidad o una buena calidad de proteína nutricional favorece el desarrollo de las larvas femeninas en reinas. En coloniasde la especie O. Biroi , una pequeña proporción de las hormigas son las llamadas intercastes. Estos insectos son un poco más grandes, tienen ojos y son más reproductivos. Por eso, se pueden comparar hasta cierto punto con las reinas normales. La probabilidad de que una larva se convierta enuna intercasta aumenta si recibe una mejor nutrición. Las imágenes de fluorescencia muestran que estas intercastas tienen más ILP2 en el cerebro que los trabajadores normales.
"Algo comparable puede haber ocurrido en el caso de los antepasados de los insectos eusociales", sugirió el Dr. Romain Libbrecht. "Quizás una asimetría menor con respecto a la nutrición de las larvas condujo a una asimetría en el comportamiento reproductivo de los adultos que se desarrollaron a partir de esos insectos.larvas. "La suposición de que la división en reinas y obreras podría, por lo tanto, haber comenzado con una sola diferencia está respaldada por experimentos llevados a cabo en un total de siete especies de hormigas diferentes.
Se deben realizar más investigaciones para determinar si los hallazgos también se aplican a otros insectos sociales y cómo las colonias de hormigas como superorganismos controlan el suministro general de nutrición.
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Materiales proporcionados por Johannes Gutenberg Universitaet Mainz . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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