Los entomólogos de la Universidad de Maryland descubrieron que en los mosquitos falta un gen crítico para la supervivencia de otros insectos, el gen responsable de organizar correctamente los cuerpos segmentados de los insectos. Los investigadores también encontraron que un gen relacionado evolucionó para hacerse cargo del trabajo del gen faltanteAunque los estudios de laboratorio han demostrado que se pueden diseñar genes similares para que se sustituyan entre sí, esta es la primera vez que los científicos identificaron un gen que evolucionó de forma natural para realizar la misma función crítica que un gen relacionado mucho después de que los dos genes divergieran en diferentes etapas evolutivas.caminos.
El trabajo enfatiza la importancia de la precaución en los estudios genéticos que utilizan animales modelo para sacar conclusiones sobre diferentes especies. También apunta a una nueva vía potencial para la investigación de estrategias de control de mosquitos altamente específicas. El estudio de investigación fue publicado el 30 de septiembre de2020, número de la revista Biología de las comunicaciones .
"Cada artrópodo tiene un plan corporal segmentado. Y uno pensaría que se desarrolla de la misma manera en todos ellos. Pero lo que encontramos es que no es así", dijo Alys Jarvela, asociada postdoctoral en el Departamento de UMD deEntomología y el autor principal del estudio. "Aprendemos mucho en biología al estudiar un proceso en un organismo modelo y asumiendo que funciona esencialmente de la misma manera, utilizando los mismos genes, en otros organismos. Ese sigue siendo un enfoque increíblemente útil. Pero ahora sabemos que también existe la posibilidad de que se realicen sustituciones de genes en la naturaleza ".
Jarvela descubrió el gen faltante en los mosquitos por accidente. Estaba estudiando los grillos e intentando cotejar sus muestras genéticas comparando las secuencias de genes de los grillos con las de otros insectos. Estaba específicamente interesada en un gen llamado paired, uno deun puñado de genes que guía el patrón de partes repetidas en animales segmentados como los insectos. Los estudios de laboratorio habían demostrado que cuando el emparejamiento se elimina o silencia en las moscas de la fruta, todos los demás segmentos del cuerpo del insecto no se desarrollan y no sobreviven.
"Solo estaba tratando de encontrar la versión de mosquito emparejado para usarla como punto de referencia y no pude encontrarla", dijo Jarvela.
Cuando buscó pares en todas las bases de datos de genomas de mosquitos disponibles públicamente, descubrió que faltaba en todas las especies de mosquitos representadas. "Una vez que aceptamos que el gen estaba realmente ausente, pensamos que era un misterio bastante salvaje e inmediatamente cambiamos de tema.para satisfacer nuestra curiosidad ", dijo Jarvela.
El equipo de Jarvela buscó los genomas de especies de moscas estrechamente relacionadas con los mosquitos y descubrió que todas contenían el gen emparejado. Esto indicó que la pérdida de pares es un evento evolutivo reciente que tuvo lugar solo en mosquitos. Los investigadores tuvieron claro que algunosotro gen en los mosquitos debe estar realizando la misma función que el par en otros insectos.
Encontraron pistas que sugieren qué gen podría estar involucrado en un experimento de 1996 con moscas de la fruta. En ese estudio, los científicos eliminaron el par y lo reemplazaron con un gen estrechamente relacionado llamado grosella espinosa, que normalmente tiene un papel distinto en un momento posterior del desarrolloEse fue un experimento de alta ingeniería, pero demostró que cuando se manipuló la grosella espinosa para expresarse en el momento adecuado durante el desarrollo, las moscas de la fruta sin el gen emparejado desarrollaron segmentos alternados normales y sobrevivieron.
Para averiguar si la grosella espinosa había evolucionado naturalmente como un sustituto de los mosquitos emparejados, Jarvela y su equipo utilizaron CRISPR para editar la grosella espinosa de una especie de mosquito llamada Anopheles stephensi. Los embriones de mosquitos mutados parecían embriones de moscas de la fruta de laboratorio que se habían emparejado y golpeadoafuera.
"Este trabajo muestra que incluso cuando diferentes especies comparten un rasgo o característica, los mecanismos genéticos subyacentes a este rasgo compartido pueden ser diferentes", dijo Leslie Pick, profesora y presidenta del Departamento de Entomología de la UMD y autora principal del estudio ".En el caso reportado en este artículo, la segmentación aún ocurre a pesar de que se pierde un gen que pensamos que era esencial. Nuestros próximos pasos serán buscar ejemplos adicionales de variación en las redes reguladoras de genes en insectos y tratar de determinar cómo ocurre el recableado genético en la naturaleza.. "
Jarvela también está interesado en investigar otros aspectos del desarrollo del mosquito que pueden verse afectados por la pérdida del gen emparejado. Además de controlar la segmentación, que es fundamental para la supervivencia, el emparejamiento influye en la fertilidad masculina en las moscas de la fruta.
"Eso significa que diferentes genes probablemente regulan la fertilidad masculina en los mosquitos, y podrían ser exclusivos del mosquito, lo que podría proporcionar una vía poderosa para controlar a los mosquitos sin dañar a otros insectos como las mariposas y las abejas", dijo Jarvela.
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Materiales proporcionado por Universidad de Maryland . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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