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¿Por qué algunas hormigas soldado se convierten en obreras?

  • Un equipo de científicos ha desmostrado que las castas de las hormigas, segregadas según función y tamaño, están determinadas por influencias epigenéticas.

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Así, han descubierto que un represor neuronal, conocido como 'CoRest', es uno de los principales contribuyentes para influir en los comportamientos de los forzadores o trabajadores, según publican en la revista 'Molecular Cell'.

Este mismo grupo observó en 2016, que podían reprogramar el comportamiento de la hormiga carpintera de Florida 'Camponotus floridanus'. Esta especie tiene dos castas distintas con una composición genética casi idéntica: las trabajadoras, más pequeñas, que recolectan y crían a las larvas, y las soldados, más grandes, que defienden la colonia.

¿Por qué algunas hormigas soldado se convierten en obreras?

"Vemos esto como un mecanismo epigenético", explica la autora principal Shelley Berger, cuyo laboratorio en la Universidad de Pensilvania (Estados Unidos) estudia la regulación del genoma y la influencia de la epigenética en el cáncer, el envejecimiento y las enfermedades neurodegenerativas.

"Los genomas son casi idénticos, al igual que el genoma es el mismo en nuestros tejidos y órganos -añade-. Hay cambios epigenéticos que conducen a la diferenciación celular, por lo que queremos saber cuáles son los mecanismos epigenéticos que están impulsando esta dramática diferencia en el organismo nivel en estas hormigas".

En los experimentos de 2016, al inyectar a las hormigas con el inhibidor de la histona desacetilasa (HDAC) tricostatina A (TSA), Berger y sus colegas pudieron reprogramar a las hormigas obreras principales para que actúen más como recolectores menores.

Para profundizar en el mecanismo epigenético preciso involucrado con estas hormigas, los investigadores inyectaron TSA en momentos específicos en la edad adulta temprana y realizaron pruebas más específicas diseñadas para medir marcadores de actividad epigenética, como las marcas de cromatina, así como su expresión génica.

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Al principio, identificaron el represor neuronal conocido como CoRest. Cuando los Majors fueron reprogramados con TSA, notaron que las hormigas mayores comenzaron a actuar como recolectores menores, y muchos genes se activaron en las más grandes reprogramados que generalmente están activados solo en las pequeñas.

"También vimos que CoRest está regulado en estas hormigas mayores", dice el primer autor Karl Glastad, investigador postdoctoral de la Universidad de Pennsylvania.

Las pruebas de expresión génica durante la fase de reprogramación mostraron que CoRest reprimía las enzimas que degradan la hormona juvenil (JH), que está elevada de forma natural en las hormigas menores.

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Cuando compararon a los menores naturales con las mayores reprogramadas, vieron patrones reflejados: alto CoRest, altos niveles de JH y baja degradación de JH.

"Esta es una evidencia bastante sólida de que la regulación de la cromatina a través de CoRest está desempeñando un papel importante en la diferenciación del comportamiento social en estas hormigas", dice Glastad.

El equipo descubrió que la reprogramación solo se podía lograr en una ventana corta. En este documento, podrían reprogramar a una soldado mayor para recolectar hasta un máximo de cinco días después de la eclosión. A los 10 días, la reprogramación es imposible.

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"Esto significa que hay plasticidad epigenética transitoria que está vinculada a un cambio de comportamiento duradero -añade Berger-. Y muestra que un mecanismo epigenético puede influir en el comportamiento social complejo".

"La importancia del tiempo, las hormonas y cómo la epigenética regula las hormonas se unen en este estudio -agrega Glastad-.

Lo que hemos mostrado aquí en un caso con hormigas es cómo esto está regulado epigenéticamente en un momento muy puntuado, y creemos que hay paralelos en otras especies".

CoRest se encuentra ampliamente en todas las especies animales, hasta los mamíferos, incluidos los humanos. Se sabe que reprime genes neuronales no deseados, pero esta es una de las primeras pruebas de que tiene un papel en la dirección de los comportamientos.

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"Creemos que la actividad de CoRest está altamente conservada en himenópteros (hormigas, abejas, avispas) -relata Berger-. Todos tienen esta compleja socialidad que es tan fascinante, y la estamos usando porque pensamos en ella como un modelo simple para tratar de comprender cómo se puede regular la compleja socialidad".

En el futuro, el equipo estudiará células individuales en el cerebro para observar los cambios epigenéticos a nivel celular.

"Estamos tratando de comprender qué tipos de células en el cerebro están siendo reguladas individualmente -añade-, ya que tenemos algunos datos iniciales interesantes de que este cambio en la regulación de CoRest está ocurriendo en un tipo de célula muy específico en el cerebro".

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