Un equipo internacional de investigadores descubrió que la pérdida evolutiva de la casta obrera "altruista" en las hormigas no se acompaña de una pérdida de genes.
Los insectos sociales, como las hormigas, se caracterizan típicamente por dos castas femeninas distintas: trabajadoras y reinas. Investigaciones anteriores han encontrado que las trabajadoras y las reinas expresan diferentes conjuntos de genes, lo que lleva a los científicos a especular que existen genes específicos para el trabajador o "altruistas".que promueven la socialidad.
Probar esta hipótesis del "gen nuevo" es difícil dado que todas las hormigas son sociales. Sin embargo, no todas las hormigas hacen trabajadores. Algunas hormigas son "parásitos sociales sin trabajadores" cuyas reinas explotan la fuerza de trabajo de otras especies al invadir y establecer una tienda ensus colonias. Los autores aprovecharon la inusual biología de estas hormigas que han perdido su casta de trabajadores para determinar si los genes de los trabajadores realmente existen.
El equipo de investigación, dirigido por Chris R. Smith Earlham College y Alexander Sasha Mikheyev Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa, secuenciaron y compararon los genomas de seis hormigas 3 huéspedes y 3 parásitos sociales sin trabajadores y observaronpara evidencia de que los genes que normalmente se sobreexpresan en la casta de los trabajadores se degenerarían con el tiempo cuando los trabajadores ya no se produzcan. En lugar de encontrar la degeneración en los genes "trabajadores", descubrieron que no hay genes "trabajadores" y la mayoría de la proteínaLa codificación del genoma se mantiene en especies que dejaron de producir trabajadores incluso después de un millón de años. Su investigación está en línea al principio de la revista Biología molecular y evolución .
"Esto fue una sorpresa total, planteamos la hipótesis de lo contrario: cuando se pierde un rasgo, los genes para ese rasgo deberían desaparecer con el tiempo", dijo Smith. "Este resultado tiene dos implicaciones interesantes: primero, no pareceser cualquier gen que sea explícitamente 'trabajador' y, por lo tanto, verdaderamente 'altruista', y dos, que la pérdida de un plan corporal completo no se acompaña de una pérdida de genes ".
Este resultado sugiere que el genoma de cualquier organismo puede albergar el potencial de producir fenotipos históricos que ya no están bajo selección durante ~ 1 millón de años: solo es necesario especular sobre los rasgos humanos antiguos que pueden seguir al acecho en nuestros propios genomas,esperando ser expresado en un contexto ambiental diferente.
Al mirar a través de las etapas de desarrollo en una hormiga la hormiga cosechadora roja Pogonomyrmex barbatus , los investigadores encontraron que la mayoría de los genes se expresan tanto en reinas como en trabajadores, pero a menudo en diferentes puntos de desarrollo.Por ejemplo, no hay genes únicos de "trabajador" o "reina".Luego analizaron si los genes con un mayor sesgo en los trabajadores tenían más probabilidades de perderse en especies que ya no producen trabajadores parásitos sociales.
Para hacer esto, los investigadores secuenciaron los genomas de dos especies hospedadoras y dos de sus parásitos sociales. La respuesta fue no, todo el genoma codificador de proteínas estaba bajo selección para mantener los genes presentes tanto en los hospedadores como en los parásitos sociales sin trabajadores.
Los investigadores encontraron sus resultados tan sorprendentes que secuenciaron los genomas de otro par de parásitos del huésped-social en el género Vollenhovia, que son evolutivamente independientes. Una vez más, el resultado fue el mismo. Nuevamente sorprendidos, probaron si incluso podían esperarpara ver el deterioro de los genes en los simples 700,000 a millones de años de divergencia entre las especies trabajadoras y las especies sin trabajadores. De hecho, los modelos predicen la pérdida de genes, pero ninguno fue evidente en sus muestras reales.
"El parasitismo social está relativamente extendido en los insectos sociales, y nuestros resultados sugieren por qué: la mayoría de los cambios son regulatorios y no requieren alteraciones complejas de todo el genoma", dijo Mikheyev.
Los resultados informados en esta nueva investigación se suman a un creciente cuerpo de literatura que sugiere que muchos rasgos y planes de todo el cuerpo pueden evolucionar mediante ajustes en la regulación de genes y redes preexistentes. La ganancia y pérdida de fenotipos puede verse facilitada por los cambiosen el ambiente dentro y fuera del organismo, que no necesariamente requieren cambios en los genes codificadores de proteínas, solo cambios en cuándo y cómo se usan.
"Esta investigación nos recuerda la importancia de estudiar organismos con una historia natural inusual para obtener información sobre los procesos que rigen la diversidad en general", dijo Andrew Suárez, de la Universidad de Illinois y coautor del estudio.
Si bien este trabajo fue sobre especies muy alejadas del origen de la socialidad, sugiere que la socialidad puede haber evolucionado a partir de cambios regulatorios en un ancestro solitario en lugar de requerir nuevos genes de altruismo para la vida social y la división del trabajo.
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Materiales proporcionado por Earlham College . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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