Todo misterio elucidado implica progreso para la Humanidad

El universo mantiene aún numerosos misterios que la ciencia se esfuerza en desvelar, pero los misterios no son menores en el ámbito de la vida en la Tierra. Normalmente, estos misterios permanecen inexplorados a menos que su elucidación permita obtener un mejor tratamiento para alguna enfermedad. Sin embargo, de vez en cuando, se produce algún avance que, aunque no permite curar nada, es igualmente importante, porque todo misterio elucidado implica progreso para la Humanidad.

Seguramente, estamos familiarizados con el hecho de que las distintas células de nuestros cuerpos poseen el mismo genoma, es decir, el mismo conjunto de genes y, por consiguiente, la misma información genética. A pesar de esto, contamos con cientos de células diferentes que ejercen, de manera obediente y coordinada, diferentes funciones. Unas sirven para digerir los alimentos; otras, para generar los huesos; otras, para transportar oxígeno; otras, para moverse…e incluso algunos poseen otras, pocas, que les permiten pensar.

La diversidad de fenotipos celulares (clases de células) deriva del mismo genotipo (información genética). Esto es posible gracias a que a partir de esa misma información genética se seleccionan subconjuntos de genes con la información estrictamente necesaria para generar cada uno de los tipos celulares propios de los organismos pluricelulares. Estos subconjuntos de genes se van poniendo en marcha y apagándose a medida que de una célula madre se van derivando las células hijas.

La diferencia de fenotipos generados a partir del mismo genotipo no es solo propia de las células, y puede observarse también en algunos animales, en particular en los insectos. Estamos familiarizados con el hecho de que orugas y mariposas provienen de especies de los mismos insectos en diferentes etapas de sus ciclos vitales. Igualmente, las reinas de abejas y hormigas, las únicas capaces de poner huevos y reproducirse, poseen el mismo genoma que las obreras, que no pueden hacerlo.

Cómo se produce esta plasticidad de fenotipos en las especies de insectos sociales, y también cómo la evolución las ha llegado a seleccionar, ha sido objeto de estudio por la ciencia. Se ha investigado mucho sobre el genoma de la abeja productora de miel, tal vez por el evidente interés económico de esta especie, y también sobre los genomas de algunas especies de hormigas. Lo que se ha descubierto, brevemente, es que reinas y obreras no poseen el mismo conjunto de genes funcionando.

La manera en que reinas y obreras seleccionan los genes que las hacen posibles es mediante la puesta en marcha o detención del funcionamiento de determinados de ellos que les capacitan para realizar las funciones que les son propias. Sin embargo, una vez seleccionados estos genes, las reinas y las obreras tienen su destino fijado. En esto son idénticas a nuestras células. Una neurona o una célula del hígado no pueden normalmente convertirse en otra célula diferente. Una reina no podrá convertirse en obrera, ni una obrera convertirse en reina.

Reinas sustitutas

Sorprendentemente, esto no es siempre así en todas las especies de insectos himenópteros (el orden de insectos al que pertenecen avispas, abejas y hormigas). Algunas especies de avispas sociales, que viven en sociedades no tan complejas como las de las abejas, cuentan con obreras que pueden convertirse en reinas incluso cuando son adultas. Si la reina muere, una de las obreras puede ocupar el trono vacante y dedicarse a las funciones reproductoras que antes no podía ejercer. El mismo fenómeno sucede en algunas especies de hormigas que también viven en sociedades simples.

Evidentemente, esta metamorfosis hacia la realeza no puede realizarse sin modificaciones en el funcionamiento de los genes, los cuales capacitan la puesta en marcha de, tal vez, órganos atrofiados y de nuevos mecanismos para realizar las funciones necesarias. Cómo se ponen en marcha estos genes y por qué estas especies de avispas y hormigas pueden hacerlo y otras, no, era un misterio que un nutridísimo grupo de investigadores de varios países europeos, incluido España, consideraron que merecía la pena investigar.

Utilizando las nuevas tecnologías de la biología y genética moleculares, los investigadores secuencian el genoma completo de una especie de avispa y otra de hormiga que son capaces de transformarse de obreras en reinas. Además, analizan el patrón de modificación química (epigenética) de los genomas de reinas y obreras, así como el nivel de funcionamiento de los llamados micro ARNs, que son pequeños fragmentos de ARN que regulan el funcionamiento de muchos genes.

En el caso de las reinas y obreras de hormigas y abejas tradicionales, era conocido que las modificaciones químicas en el ADN, la epigenética que afecta al funcionamiento de los genes, es un mecanismo importante para seleccionar qué genes funcionan en las reinas y cuáles en las obreras y dejarlos encendidos o apagados permanentemente. En el caso de las avispas y hormigas cuyas obreras pueden transformarse en reinas, esto no sucede. Tampoco parece que los micro ARNs desempeñen un papel preponderante en esta capacidad.

Lo que los investigadores encuentran es que existe un conjunto de genes, una especie de “caja de herramientas” genética, que se ponen en marcha juntos cuando es necesario que una obrera se transforme en reina, pero el mecanismo preciso de este funcionamiento no ha podido ser aún revelado. Este nuevo conocimiento indica que existen nuevos procesos aún por desvelar en el control del funcionamiento génico que son responsables de las asombrosas transformaciones de fenotipo que los insectos pueden efectuar. Su comprensión tal vez tenga repercusiones insospechadas para otros aspectos de la biología, o incluso de la medicina.

Referencia: Solenn Patalano et al. (2015). Molecular signatures of plastic phenotypes in two eusocial insect species with simple societies www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1515937112

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