Una abeja orquídea macho se desliza alrededor de la selva tropical, un destello verde iridiscente contra un fondo igualmente esmeralda. La abeja se detiene en varias flores, hongos y árboles muertos, recolectando partículas fragantes y almacenándolas en los bolsillos de sus patas traseras. Luego,se posa en el tronco de un árbol. Pero la abeja no descansa. En cambio, revolotea, usando sus alas para dispersar un ramo de perfumes en el aire.
Los esfuerzos aromáticos son todos por atraer a una pareja.
"Sabemos que muchos animales producen feromonas y generalmente las producen a través de alguna vía metabólica", dijo el Profesor Asociado Santiago Ramírez, Departamento de Evolución y Ecología de UC Davis. "Pero las abejas orquídeas son únicas porque la mayoría de sus feromonas son en realidadrecolectado de plantas y otras fuentes como hongos "
Las abejas orquídeas son grandes perfumistas, y la investigación sugiere que los perfumes que los machos inventan son únicos para su especie específica. Durante años, Ramírez, miembro del Centro de Biología de la Población de UC Davis, y el reciente estudiante de doctorado Philipp Brand,El Grupo de Graduados de Biología de Población ha estudiado los comportamientos de apareamiento de las abejas orquídeas, desentrañando los complejos químicos responsables de la procreación exitosa. La investigación les ha dado una visión sin precedentes de la formación de nuevas especies. Y el motor de la divergencia: los perfumes ambientales.
En un estudio que aparece en Comunicaciones de la naturaleza Brand, Ramírez y sus colegas vinculan la evolución de la señalización sexual en las abejas orquídeas a un gen que ha sido moldeado por las preferencias de perfume de cada especie.
"Nuestro estudio respalda la hipótesis de que en el sistema de comunicación del perfume de la orquídea abeja, la química del perfume masculino y la preferencia femenina por la química del perfume pueden evolucionar simultáneamente a través de cambios en un solo gen receptor", dijo Brand, cuya tesis fue la base deel estudio.
"Imagine que tiene una especie ancestral que usa ciertos compuestos para comunicarse entre sí", dijo Ramírez. "Si tiene un canal de comunicación química y luego ese canal de comunicación química se divide en dos canales separados, entonces tiene la oportunidad deformación de dos especies separadas "
Un fragante asiento de primera fila para la evolución
De las 250 especies de abejas orquídeas, la investigación de Brand y Ramírez se centró en Euglossa viridissima y dilema de Euglossa , dos especies separadas previamente clasificadas con un solo nombre científico. Se separaron hace aproximadamente 150,000 años. Física y genéticamente, estas dos especies son casi indistinguibles, pero afortunadamente, viven principalmente en rangos no superpuestos en América Central y América del Sur,con cierta superposición en la península de Yucatán en México.
"Esta es una distribución ordenada para el estudio de la formación de especies porque revela que la variación que observamos no es solo el producto de la variación geográfica, y cuando las dos especies coexisten, aún permanecen como especies separadas, a pesar de que experimentaron hibridaciónen el pasado reciente ", dijo Ramírez." Cada especie está ocupando un nicho único en el espacio químico ".
E. Viridissima y E. Dilema en realidad son más fáciles de distinguir por las diferencias químicas de sus perfumes. Utilizando la cromatografía de gases y la espectrometría de masas, los investigadores separaron y analizaron cada compuesto químico en el atractivo perfume de una abeja orquídea macho. Entre los perfumes de E. Viridissima y E. Dilema , la diferencia se redujo a dos moléculas. E. Viridissima el perfume contiene una molécula llamada 2-hidroxi-6-nona-1,3-dienilbenzaldehído HNDB, y E. Dilema contiene una lactona llamada L97.
"Encontramos las abejas agrupadas en dos nubes en función de la presencia de estos compuestos principales, lo que sugiere que cada una de ellas corresponde a una especie separada de abeja orquídea", dijo Ramírez.
Según Ramírez, esto significa que estos perfumes similares a feromonas no solo son diferentes entre las especies, sino que probablemente influyeron en su divergencia original.
"Tiene sentido, ¿verdad?", Dijo Ramírez. "Si tiene una señal química que es diferente y, por lo tanto, no se va a aparear con aquellos que tienen una señal diferente, eso ayudará a mantener las especies separadas entre sí"
Señales olfativas - sigue tus antenas
Después de analizar los genomas de E. Viridissima y E. Dilema Ramírez y sus colegas destacaron las diferencias en un grupo de genes relacionados con el olfato. En las abejas orquídeas, estos genes se expresan en sus antenas, lo que les permite detectar moléculas en el aire. Los investigadores identificaron el gen del receptor olfativo 41 OR41 como diferenteentre las dos especies.
"Ese gen ha acumulado muchos cambios entre estas dos especies, lo que sugiere que esos cambios son responsables de la recolección de diferentes compuestos de perfume", dijo Ramírez. "La idea aquí es que a medida que estos genes olfativos evolucionen y acumulen nuevas mutaciones,son más sensibles a diferentes moléculas y, por lo tanto, permiten a las abejas recolectar o no ciertos compuestos "
Según Brand, tales diferencias en un solo gen son extremadamente raras ". Por lo general, las regiones genéticas divergentes, también llamadas" islas genómicas de divergencia ", incluyen decenas a cientos de genes y es muy difícil identificar el gen bajo selección," él dijo.
Son las rodillas de la abeja o genes
Para determinar qué moléculas detectan las dos especies de abejas orquídeas usando OR41, Brand y Ramírez usaron otro insecto en el aire, la mosca de la fruta Drosophila melanogaster .
"Creamos estas moscas transgénicas que expresan genes de abejas orquídeas y es una configuración ideal para diseccionar exactamente cuál es la función de este gen", dijo Ramírez.
El equipo probó la variante OR41 de cada especie contra olores únicos y mezclas de olores que se encuentran comúnmente en el entorno de las abejas orquídeas.
Cuando el equipo probó los olores contra E. Viridissima la variante OR41, encontraron que respondía a las mezclas de perfume encontradas en ceras usadas para la construcción de células de cría por las hembras y a "varios ácidos grasos de cadena media a larga" comunes en ceras. La variante no respondía a un solo compuestohedor.
E. Dilema la variante OR41 respondió consistentemente al compuesto HNDB específico de la especie y E. Dilema mezclas de perfume que contienen HNDB.
"La variante OR41 en E. Dilema evolucionó para convertirse en un receptor altamente específico que responde exclusivamente a su principal compuesto de perfume específico de especie ", dijo Brand." Es plausible que E. Dilema debido a esto, obtuvo la capacidad de discriminar HNDB de otros químicos "
Brand ha continuado explorando los sistemas quimiosensoriales de insectos como investigadora postdoctoral en el laboratorio de la profesora asociada Vanessa Ruta, de la Universidad Rockefeller. Está trabajando "para identificar mecanismos genéticos y neuronales clave que subyacen a la evolución del comportamiento".
"Me estoy enfocando en comportamientos reproductivos como el cortejo y el apareamiento y cómo estos evolucionan y contribuyen al origen y mantenimiento de especies nuevas", dijo Brand
"Para mí, la integración completa de los campos tradicionalmente separados de la neurobiología y la biología evolutiva es el próximo gran paso para aprender cómo los comportamientos divergen y dan lugar a especies nuevas", agregó.
Ramírez también ha establecido la primera población reproductora de abejas orquídeas en un centro de investigación en el campus de Ft. Lauderdale de la Universidad de Florida. Ramírez espera usar el centro para continuar estudiando los comportamientos de las abejas y ver si las abejas orquídeas son una opción viable parainvestigación en profundidad en comunicación química, comportamiento animal y biología de la polinización.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - Davis . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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