Atopan unha proteína que pode converter as obreiras en ‘raíñas’ nunha especie de formigas

Os axustes na activación dunha proteína poderían decantar a balanza nunha especie de formigas entre converterse en simples obreiras ou pasar a ser raíñas reprodutoras, segundo expón un estudo publicado na revista Cell. Se ben a meirande parte das especies nacen nunha determinada caste dentro das colonias, sen apenas posibilidades para moverse no ‘ascensor social’, o caso da Harpegnathos saltator, tamén coñecida como ‘saltona de Jerdon’, é distinto, segundo expoñen os autores da investigación.

Cando unha raíña desta especie morre, as obreiras da colonia enfróntanse nun duelo para ver quen ocupa o seu lugar. As que resultan gañadoras convértense nas coñecidas como ‘gamergates‘: aparcan o seu rol de obreiras e comezan a reproducirse e poñer ovos, asumindo un papel semellante ao das raíñas.

Publicidade

Algúns estudos previos demostraran que a transición das ‘gamergates’ produce cambios no cerebro da formiga, incluíndo alteracións na expresión xenética, hormonais e diversas composicións celulares. Estas formigas raíñas viven, ademais, unhas cinco veces máis cás obreiras.

Que impulsa esta transformación? Era algo descoñecido ata agora. “Os cerebros nos animais son plásticos, isto é, poden cambiar a súa estrutura e función en resposta á contorna”, explica o biólogo molecular Roberto Bonasio da Universidade de Pennsylvania. “Este proceso, que tamén se produce no cerebro humano, é crucial para a supervivencia, pero os mecanismos moleculares que os controlas aínda non se comprenden de todo”.

Experimentos con hormonas e neuronas

Para explorar con máis detalle a idea da plasticidade do cerebro, Bonasio e os seus compañeiros levaron a cabo unha serie de experimentos con formigas saltonas de Jerdon expostas a diversos niveis de hormonas nas súas neuronas.

O equipo centrou a atención en dúas hormonas (JH3 e 20E), implicadas na regulación do comportamento social das formigas e dalgúns outros insectos sociais, como as abellas. No actual estudo, cando se inxectaron análogas de JH3 no cerebro das formigas, os autores atoparon que diminuíu a súa actividade de caza. Por outra banda, cando se inxectou 20E no cerebro, estimulouse a activación dos ovarios.

Así, os achados suxiren que algún proceso nas vías de sinalización destas hormonas determina o cambio dunha caste social a outra. Pero que acontece co cambio en concreto? A partir do illamento de neuronas específicas no cerebro das formigas, os investigadores probaron como este mecanismo podería funcionar con máis detalle no laboratorio. En última instancia, as dúas hormonas sociais parecían influír nas neuronas das formigas activando un único factor proteico, coñecido como Kr-h1, unha especie de interruptor, no que as hormonas xogan un papel de ‘dedos’ que encenden ou apagan o modo de comportamento destes insectos. En concreto, estas hormonas parecen determinar a que xenes se une o Kr-h1 dentro das neuronas.

Para o nivel de hormonas que se observa nas obreiras, Kr-h1 parece unirse e reprimir os xenes asociados coas ‘gamergates‘. Por outra banda, para o nivel de hormonas que se observa nas ‘gamergates’, a proteína parece suprimir as vías xenéticas baseadas nas obreiras. Cando esta proteína se elimina por completo das neuronas das formigas, os científicos viron que as formigas ‘gamergates’ comezaron a actuar como obreiras, e viceversa.

“Non anticiparamos que a mesma proteína podería silenciar diferentes xenes nos cerebros de castes distintas e, como consecuencia, suprimir os comportamentos ‘gamergates’ nas obreiras e ao contrario”, expón Roberto Bonasio, que engade: “Pensabamos que estes roles se asignarían a dous ou máis factores distintos, cada un deles só presente nun ou noutro cerebro”.

Aínda que os resultados certamente suxiren que hai dúas hormonas sociais principais que controlan o comportamento de caste nas formigas saltonas de Jerdon, e que isto se fai a través dun só factor de proteína, precisaremos máis investigacións para demostrar que isto é así”. Entre outras claves, os autores queren pescudar se o rol de Kr-h1 existe tamén noutros organismos sociais que comparten hormonas neurolóxicas semellantes.

Porén, por agora, a mensaxe clave é que parece haber múltiples comportamentos escritos no xenoma da formiga, e a regulación xenética pode afectar que comportamento finalmente se impón. “Noutras palabras, as partes dunha especie de doutor Jekyll e Mr. Hyde xa están escritas no xenoma, e todas poden desempeñar calquera papel, dependendo dos interruptores xenéticos que estean activados ou apagados”.

Referencia: Kr-h1 maintains distinct caste-specific neurotranscriptomes in response to socially regulated hormones (Publicado en Cell).