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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

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Universidad de Castilla - La Mancha

El jalear de los genes de la reina

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Aunque creo que los insectos siguen siendo todavía más repugnantes que los políticos, o los ricos, sin embargo, como sucede también con estos últimos, algunos de ellos son muy apreciados. Probablemente, el insecto más apreciado sea la abeja melífera, productora de la sabrosa miel, y también de la llamada jalea real.

La abeja es un insecto social fascinante. Como es sabido, la estructura social de las abejas consta de tres castas, sexualmente definidas y muy desiguales en sus derechos y obligaciones. En primer lugar, tenemos a los zánganos, machos cuya función es solo la de fecundar a la reina. Los zánganos poseen un solo juego de cromosomas, lo que los convierte en algo similares a los hombres porque estos solo poseen un cromosoma X y otro Y, y no dos juegos idénticos y completos de cromosomas, como sucede con las mujeres, y también con las abejas obreras y reinas, que son hembras y constituyen las dos castas de abejas restantes.

Al igual que ocurre, pues, con hombres y mujeres, las diferencias entre zánganos, y obreras y reinas pueden explicarse por los distintos juegos de cromosomas que poseen. Sin embargo, las diferencias entre obreras y reinas, ambas hembras y con genomas idénticos, no pueden explicarse de la misma forma. Estas diferencias son muy importantes. Las obreras nacen con órganos sexuales atrofiados y no pueden reproducirse. Además, su vida está perfectamente programada para realizar diferentes funciones en beneficio de la colonia, a medida que envejecen. Las obreras jóvenes limpian la colmena y alimentan a las larvas; más adelante, recogen el polen traído por las abejas recolectoras y protegen la colmena; finalmente, se convierten en abejas recolectoras y salen de la colmena en busca de polen y néctar. Tras cinco o seis semanas de vida, las obreras mueren.

Larga vida a la reina

Las abejas reina, sin embargo, dedican sus casi cuatro años de vida exclusivamente a la reproducción; jamás salen de la colonia y se encuentran siempre rodeadas de obreras que la limpian y la alimentan. La reina puede poner hasta 2.000 huevos por día en primavera: más peso en huevos que el de su propio cuerpo. La reina es, sin duda, la reina madre por antonomasia, ya que es madre del resto de los individuos de la colonia.

¿A qué se debe esta dramática diferencia entre los destinos de las abejas obreras y la reina, que son, como hemos dicho, abejas hembra con idénticos genomas?
Y bien, es conocido desde hace décadas que la diferencia la causa la diferente alimentación suministrada a las larvas de obreras y reinas. Desde su eclosión, las larvas de las obreras, durante su desarrollo dentro de una celdilla de la colmena, son alimentadas con jalea real durante los primeros tres días, y a partir de ese momento, con miel. Sin embargo, las larvas de las escasas hembras que se convertirán en reinas son alimentadas exclusivamente con jalea real durante todo su desarrollo.

Estupendo, pero esto no responde realmente la pregunta anterior, porque: ¿qué posee la jalea real para causar semejante transformación? ¿Qué fenómeno opera aquí en las larvas de las abejas para que, a partir de un mismo genoma, aparezcan individuos con características y destinos tan diferentes?

Epigenética real

La respuesta a este enigma la han hallado un grupo de investigadores alemanes y australianos que publican sus resultados en la revista PLOS biology. Podrá sorprender a muchos, pero la respuesta no se encuentra en la genética, sino en la epigenética. La epigenética (del griego epi: sobre) estudia los mecanismos de modificación química de los genes que, sin afectar a la secuencia de letras del ADN, modulan su actividad. Mediante modificaciones químicas en lugares determinados, sobre todo mediante la adición o eliminación de grupos metilo (-CH3 para quienes recuerden algo de química), los genes pueden apagarse o ponerse en marcha.

De esta manera, si el genoma de un organismo contiene un conjunto de genes que, apagados, generan una casta determinada, pero que, encendidos, es decir, activados, generan otra casta diferente, dependiendo del encendido o apagado de los genes podremos encontrarnos con organismos muy diferentes. Esto es lo que sucede con las obreras y la reina de las abejas. Los investigadores arriba mencionados han estudiado si los genes de obreras y abejas estaban diferencialmente metilados, es decir, modificados mediante la adición de grupos metilo. Estos grupos confieren diferentes propiedades químicas a las regiones de ADN en las que han sido añadidos y, por esta razón, el funcionamiento de los genes cambia. Y bien, los investigadores han encontrado que nada menos que 550 genes son modificados al alimentar una larva exclusivamente con jalea real, lo que la convierte en reina, al estar estos genes menos metilados y, por tanto, más activos, que en el caso de las obreras, alimentadas con miel. Estos genes son los que permiten el desarrollo de los órganos sexuales maduros en la reina y una mucha mayor longevidad, entre otras cosas.

Ya ve usted, otro misterio desvelado por la ciencia, en esta ocasión sobre la mejor amiga insecto del ser humano. Y es que, cuando lo pensamos bien, el simple acto de extender miel sobre una tostada da para maravillarse toda una vida.

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