Las hormigas obreras, a pesar de su diligencia, rara vez encuentran oportunidades para la movilidad social. En muchas especies, los individuos se adhieren a roles estrictos de casta: las reinas ponen huevos y los trabajadores se encargan de casi todo lo demás, incluida la descendencia.
En un nuevo estudio, publicado en ciencia , los científicos de Rockefeller describen los mecanismos moleculares que controlan esta división del trabajo. "Queríamos saber: ¿qué hace que las reinas pongan huevos y que los trabajadores sean estériles?", Dice Daniel Kronauer, el Profesor Asociado Stanley S. y Sydney R. Shuman. Kronauery sus colegas informan que un gen que codifica un péptido similar a la insulina, ILP2, es fundamental para promover y suprimir la reproducción, un hallazgo que ilumina una posible trayectoria para la evolución de castas especializadas.
Un tipo diferente de inyección de insulina
Trabajando con el graduado Vikram Chandra y la asociada posdoctoral Ingrid Fetter-Pruneda, Kronauer primero buscó diferencias en la expresión génica entre hormigas reproductoras y no reproductoras de una variedad de especies. Descubrieron que un solo gen, que codifica el péptido ILP2, está constantemente regulado en los reproductores. ILP2 es la versión hormiga de la insulina y, al igual que la insulina humana, probablemente regula el metabolismo. Según Kronauer, existe un vínculo directo entre la reproducción y la ingesta de alimentos: "Si el estado nutricional es realmente bajo, puedeno puede darse el lujo de producir descendencia ", dice.
A continuación, los investigadores estudiaron el papel de la insulina en la hormiga raider clonal Ooceraea biroi . Esta especie carece de reinas y trabajadores distintos; todas las hormigas entran simultáneamente en una fase reproductiva, seguida de una fase de cuidado de cría en la que los insectos nutren a sus crías. Las transiciones entre fases están reguladas por la presencia de larvas: cuando los recién nacidos están cerca, ellas hormigas dejan de reproducirse y pasan al modo de cuidado.
Cuando el grupo de Kronauer eliminó larvas durante la fase de cuidado de la cría, la producción de insulina en adultos aumentó sustancialmente; y cuando introdujeron larvas durante la fase reproductiva, la producción de insulina disminuyó. Estos resultados indican que la presencia de larvas suprime la producción de insulina; y sin suficienteniveles de este péptido, las hormigas no pueden reproducirse.
En otro experimento, los investigadores inyectaron a las hormigas insulina sintética durante el cuidado de la cría, lo que resultó en la activación del ovario, incluso cuando las larvas estaban cerca. Este resultado sugiere que las hormigas con insulina aumentada pueden anular las señales de las larvas y reproducirse en cualquier momento.
"En la fase de cuidado de la cría, la presencia de larvas generalmente reduce la insulina en los adultos, por lo que sus ovarios se apagan y se ocupan de las larvas", dice Chandra. "Pero si se inyecta insulina experimentalmente, puede romper este ciclo"."
Sí, reina
Esta investigación ofrece pistas sobre cómo las hormigas evolucionaron de organismos solitarios a especies sociales con castas especializadas. Kronauer propone que, primero, la señalización de insulina se volvió sensible a la presencia de larvas, lo que resulta en ciclos reproductivos que recuerdan a los observados en O. Biroi . Tal adaptación tiene sentido, ya que las hormigas que cuidan a las crías deben priorizar la búsqueda de alimentos sobre la puesta de huevos, y se sabe que ambos comportamientos están regulados por la insulina.
Después de esta etapa evolutiva, dice Kronauer, la pregunta es: "¿Cómo se rompen las hormigas de este ciclo?" Propone que, debido a la variación individual, algunas hormigas tendrían niveles naturalmente altos de insulina, y otras tendrían niveles bajosNotablemente, los investigadores observaron exactamente este tipo de variación en O. Biroi . Kronauer postula que los individuos con alto contenido de insulina, como sus hormigas inyectadas con insulina, podrían anular las señales larvarias y reproducirse continuamente, mientras que los individuos con bajo contenido de insulina serían muy sensibles a la presencia de larvas y, por lo tanto, es más probable que se concentren encuidado de cría.
"Una vez que tenga ese tipo de asimetría en una colonia, y la colonia funcione bien, la selección alejará aún más los niveles de insulina", dice Kronauer. "El resultado final sería dos castas de hormigas: trabajadores y reinas".
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Materiales proporcionados por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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