Las hormigas reinas pasan la mayor parte de su tiempo teniendo bebés. Para reinar supremamente en una colonia, exudan un aroma especial, o feromona, en la superficie cerosa de su cuerpo que suprime el desarrollo del ovario en sus hermanas, lo que hace que estos últimos sean trabajadores inactivos a la reproducción.encuentra comida, cuida a los jóvenes y protege a la colonia.
Ahora, los investigadores de la Universidad de California, Riverside han comenzado a desentrañar los mecanismos moleculares detrás de cómo las hormigas perciben estas feromonas y cómo controlan la regulación de la reproducción y otras actividades sociales en las comunidades de hormigas. La investigación, publicada hoy en la revista Comunicaciones de la naturaleza destaca cómo las hormigas usan los receptores olfativos para distinguir entre los miembros de la colonia para que puedan trabajar juntos en una sociedad compleja y jerárquica. Los hallazgos podrían ayudar en el desarrollo de nuevas estrategias de manejo de plagas.
El equipo de investigación dirigido por Anandasankar Ray, profesor asociado en el departamento de Biología de Sistemas de Molecular Cell, ha identificado y caracterizado más de 20 receptores encontrados en las antenas de hormigas obreras que juegan un papel en la división del trabajo dentro de las colonias.Este es un receptor que responde específicamente a una feromona producida por las hormigas reina, una interacción que finalmente resulta en un cambio fisiológico en los ovarios de los trabajadores.
Las hormigas son insectos eusociales, lo que significa que viven en grupos cooperativos donde una hembra y varios machos están involucrados en la reproducción, y las personas no reproductoras desempeñan funciones especializadas, como cuidar a los jóvenes, encontrar comida y alejar a los enemigos. Durante años,Los científicos han estado interesados en cómo se comunican las hormigas, que está mediada a través de un grupo de feromonas de hidrocarburos que las hormigas producen y 'usan' como una capa en sus cuerpos. A través de estas feromonas, las hormigas pueden discriminar entre nidos y no compañeros y reconocer diferentes castasdentro de la misma colonia.
El esfuerzo por desentrañar el mecanismo molecular detrás del olfato de las hormigas llevó varios años y un consorcio de colaboradores de varias universidades. En 2015, el grupo de Ray desarrolló una poderosa técnica de electrofisiología en la especie de hormiga Camponotus y mostró que las neuronas sensoriales se encuentran dentro de pequeñas estructuras similares a pelosen las antenas de las hormigas responden con alta especificidad a una variedad de feromonas de hormigas diferentes. Con la ayuda de Ray, este método se estableció y probó en la Universidad Estatal de Arizona en otra especie de hormigas, el saltador Harpegnathos. Sin embargo, hasta ahora, los receptores olfativos responsables de detectar estoslas feromonas de hidrocarburos no se habían identificado en ninguna especie.
En el trabajo actual, el grupo de Ray identificó y caracterizó 22 receptores de olor que interactúan específicamente con feromonas de hidrocarburos producidas por otras hormigas, incluida una llamada HsOr263, que responde a la feromona reina. Estos receptores pertenecen a una subfamilia del olor.familia de genes receptores llamada subfamilia de los 9 exones.
"Exploramos primero la subfamilia de 9 exones de los genes del receptor olfativo porque está muy expandida en hormigas y otros insectos eusociales, por lo que es un buen lugar para comenzar a buscar receptores que respondan a las feromonas de hidrocarburos", dijo Ray.
Acelerar esta investigación y allanar el camino para la identificación de otros receptores de hormigas, fue una técnica desarrollada en 2014 por Ray y Gregory Pask, un ex asociado postdoctoral en el laboratorio de Ray, para expresar receptores olfativos de hormigas en una mosca de Drosophila melanogaster genéticamente modificadaPask insertó el ADN de los receptores de hormigas en el genoma de la mosca y usó la genética para expresar el receptor de la hormiga en las antenas de la mosca.
"Una vez que expresamos un receptor de hormigas en la antena de vuelo, pude medir directamente la respuesta a los hidrocarburos individuales en ese receptor uno por uno", dijo Pask, autor principal del artículo de Nature Communications y actualmente profesor asistente en la Universidad de Bucknell en Lewisburg, Pa. "Con este método, identificamos receptores de olor para varios hidrocarburos importantes, incluidos los que se encuentran en trabajadores, hombres o reinas".
"Las hormigas y otros insectos sociales usan una mezcla de hidrocarburos en sus cuerpos como 'códigos de barras biológicos' que comunican información social clave dentro de la colonia. Nuestra investigación arroja luz sobre cómo funcionan estos 'lectores de códigos de barras' a nivel molecular", dijo Pask.
Ray dijo que la identificación de los receptores olfativos de las hormigas proporciona una nueva visión de los sistemas de comunicaciones químicas utilizados por los insectos eusociales, y la investigación futura exploraría cómo estos receptores desencadenan cambios fisiológicos, como la supresión de la reproducción.
"El olfato de hormigas y la forma en que se procesa el olor es un área fascinante de la neurociencia, pero este trabajo también tiene aplicaciones prácticas futuras. Al aumentar nuestra comprensión de la comunicación mediada por feromonas, tenemos un gran potencial para poder manipular y controlar los insectoscomportamiento, lo que conducirá a nuevas estrategias de manejo de plagas ", dijo Ray.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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