Para los amantes de todo el reino animal, encontrar una pareja adecuada requiere la química adecuada. Ahora, los científicos de la Universidad Rockefeller han podido trazar un camino inesperado en el que la evolución dispuso que los animales elijan a la pareja correcta.
Trabajando con moscas de la fruta, los científicos probaron cómo los machos logran elegir miembros de su propia especie de la multitud de moscas que se amontonan alrededor de una fruta demasiado madura. La respuesta, publicada esta semana en la revista Naturaleza , creencias arraigadas sobre cómo funciona la evolución para garantizar que los animales perpetúen su especie
Mirando lejos y profundo
Los científicos han asumido durante mucho tiempo que los animales no se cruzan porque la evolución cambió las partes periféricas de sus sistemas nerviosos, incluidos los órganos sensoriales que detectan y procesan feromonas, sustancias químicas que ayudan a identificar a otros de la misma especie. Se han propuesto cambios periféricos.ser esencial para permitir que los animales desarrollen comportamientos específicos de la especie, incluido el apareamiento, pero no ha sido posible determinar si este fue el principal o único sitio de cambio en el sistema nervioso.
Vanessa Ruta, que dirige el Laboratorio de Neurofisiología y Comportamiento, se dispuso con un equipo de su laboratorio para descubrir qué había hecho la evolución para garantizar que dos especies de moscas de la fruta estrechamente relacionadas Drosophila melanogaster y Drosophila simulans - se adhieren a su propio tipo cuando se aparean. Utilizando una gran cantidad de herramientas genéticas y de imagen de vanguardia, e inventando algunas nuevas, los científicos rastrearon los impulsos electroquímicos que comienzan en las neuronas sensoriales en la pata delantera masculina,que usan para "probar" feromonas, hasta el centro de procesamiento central del cerebro.
Encontraron que las diferencias entre las especies se encuentran profundamente en el cerebro de las moscas, en un pequeño grupo de neuronas que controlan el comportamiento de apareamiento. De hecho, los sistemas nerviosos periféricos no cambiaron, lo que sugiere que no juegan ningún papel en las distintas opciones de apareamientode las diferentes especies, un hallazgo que Ruta no había previsto.
"Creo que los científicos en el campo han pensado durante mucho tiempo que los cambios probablemente se localizarían en la periferia debido en parte al hecho de que es el lugar más simple para buscar", dice. "La gente no ha tenido las herramientas genéticas disponibles pararealmente rastrear señales sensoriales a medida que se propagan a través de los circuitos cerebrales "
Bifurcación en el camino
D. melanogaster las hembras producen una feromona específica que actúa como un poderoso afrodisíaco y lleva a los machos a aparearse. Curiosamente D. simulans los machos responden fuertemente a la misma feromona, pero para ellos es un poderoso desvío, lo que les impide cortejar a las hembras de la especie equivocada.
La gran pregunta para el equipo de Ruta fue dónde en el sistema nervioso se habían producido cambios evolutivos que explican las respuestas opuestas de las moscas a la misma feromona.
Al buscar la respuesta, Laura Seeholzer, una estudiante de doctorado en el laboratorio de Ruta, usó la edición del gen Crispr-Cas9 para determinar que los machos de las dos especies detectan la feromona de la misma manera. Las vías neuronales también son idénticas a medida que viajan haciadescubrió que el cerebro se divide en dos especies: la vía se divide en dos canales: una forma una llamada interneurona excitadora que estimula el apareamiento y la otra una interneurona inhibidora para amortiguar el impulso.
El primer signo de una diferencia funcional entre las especies de moscas se produjo cuando los científicos probaron lo que sucede en un grupo de neuronas conocido como P1 que controla el comportamiento de cortejo. En un experimento, a los machos de ambas especies se les permitió tocar a D. melanogaster hembra, probando sus feromonas.
El D. melanogaster los machos se despertaron adecuadamente, con sus neuronas P1 encendidas usando imágenes funcionales de la actividad cerebral. Pero para el D. simulans hombres, se apagaban las luces
Luego, el equipo buscó excitar artificialmente o inhibir el deseo sexual en los hombres estimulando directamente el nodo P1. Fue un experimento de alto orden: mientras que las herramientas genéticas están disponibles para manipular las neuronas D. melanogaster, una de las especies animales más estudiadas, se ha realizado poca investigación sobre D. simulans , obligando a Seeholzer y sus colegas a diseñar nuevas técnicas para etiquetar genéticamente las neuronas de esa especie para que puedan examinar su papel en las opciones de apareamiento.
El resultado: tanto las vías excitadoras como las inhibidoras están presentes en ambas especies de moscas. Pero es el equilibrio de su aporte a las neuronas P1 el responsable de las reacciones opuestas de las moscas a la misma feromona, según la investigación. D. simulans los machos, probar feromonas de otra especie hace que la vía inhibitoria domine, enmascarando cualquier impulso de apareamiento.
"Ver las diferentes respuestas en las neuronas P1 a través de las especies fue el punto donde pensamos, hemos identificado un sitio donde ha ocurrido un cambio evolutivo" para evitar que las dos especies se crucen, dice Ruta.
Ella espera expandir la investigación para comparar especies adicionales de moscas en un esfuerzo por descubrir formas adicionales en que la evolución puede conducir el comportamiento. Hasta hace poco, dicha investigación consumía mucho tiempo. Pero con nuevas herramientas genéticas, incluida Crispr-Cas9,ahora es posible comparar los circuitos neuronales entre especies, dice ella.
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Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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