1. Estilo de Vida
  2. »
  3. Ciencia

Los científicos crean las primeras hormigas mutantes


Dos equipos de investigación independientes de la Universidad de Nueva York y la Universidad de Rockefeller dicen que han modificado genéticamente dos especies diferentes de hormigas. Aquí hay algo de lo que encontraron. (Monica Akhtar / El Washington Post)

Por Ben Guarino. para The Washington Post 10 de agosto de 2017


A pesar de lo que podrías haber visto en las películas de monstruos de los años 50, es difícil criar hormigas mutantes. Durante años los biólogos han alterado la genética de organismos tan variados como ratones y arroz. Las moscas mutantes de la fruta son materia prima de laboratorio. Pero el complejo ciclo de vida de las hormigas dificultó los esfuerzos para cultivar hormigas genéticamente modificadas - hasta ahora.

El jueves, dos equipos de investigación independientes describieron su trabajo eliminando genes de hormigas. Dos artículos que relatan las primeras hormigas mutantes aparecieron en la revista Cell, junto con un tercer estudio que alteró el comportamiento de las hormigas usando una hormona cerebral de insectos.

Claude Desplan, biólogo de la Universidad de Nueva York y autor de uno de los estudios, dijo que, por lo que él podía decir, estas hormigas son "el primer mutante en cualquier insecto social".

Las hormigas tienen funciones sociales complejas, aunque los miembros de una colonia son genéticamente muy similares. Las hembras pueden ser reinas que ponen huevos o trabajadores estériles, limpiadores de colonias o soldados feroz. Los varones, que son poco más que los sistemas de entrega de esperma con alas, aparecen sólo de manera estacional. Para asegurar que los genes mutantes continúen, "usted necesita ir a través de la reina", dijo Desplan. "No es tan fácil hacer reinas".

"Hay un montón de interesantes preguntas biológicas que se puede estudiar con hormigas que no se puede estudiar con moscas de la fruta o ratones", dijo el biólogo de la Universidad de Rockefeller Daniel Kronauer, autor del otro estudio de hormigas mutantes. Si arrojas mil moscas de fruta en un cubo de tierra, tal vez lucharán o copularán, dijo. Pero eso es todo. Haga lo mismo con las hormigas y se pondrán a trabajar cavando, cuidando de crías y forrajeo.

Es más, los insectos son objetivos principales para los estudios de la epigenética, los factores externos que activan y desactivan los genes. "Las hormigas son increíbles porque con el mismo genoma puedes ser una reina, o un trabajador, u otra clase de trabajador, o un soldado", dijo Desplan.

El grupo de investigación de Desplan eligió estudiar una especie de hormiga saltadora encontrada en la India, Harpegnathos saltator, porque todas estas hormigas son potencialmente fértiles. Antes de poner huevos, sin embargo, los trabajadores tienen que convertirse en pseudo-reinas. (El término científico para una pseudo-reina es un "gamergate" - ninguna relación con el videojuego anti-feminista hullabaloo circa 2014.) Si una colonia de hormigas saltadoras pierde su reina, los trabajadores pasan por una lucha ritual donde se golpean las antenas donde el vencedor se transforma en una pseudo-reina.

Kronauer y sus colegas, encabezados por el estudiante graduado de la Universidad Rockefeller Waring Trible, estudiaron las hormigas cloneras Raider, Ooceraea biroi. A diferencia de la mayoría de las hormigas, las hormigas raider se reproducen asexualmente, a través de la partenogénesis. Popularmente llamado nacimiento virginal, es un fenómeno visto en algunas serpientes, lagartos y tiburones. Los descendientes terminan como clones de las hembras. Para ambas especies, el resultado deseado de la alteración genética fue el mismo: crear hormigas madre que dieron a luz a futuras generaciones de mutantes.

Ambos grupos de investigación mutaron sus hormigas de la misma manera. Utilizando la técnica CRISPR-Cas9, con moléculas bacterianas que actúan como tijeras para cortar los genes, los científicos eliminaron un componente crucial de los receptores de olor de la hormiga.

Las feromonas, los olores por los cuales las hormigas se comunican, son su medio social. Aunque hay cientos de genes olfativos en las hormigas, la supresión de un gen particular - llamado orco, para co-receptor receptor de olor - efectivamente hace casi inútil todo el sistema olfativo de hormigas.

Eliminar cada gen olor individual sería "esencialmente imposible", dijo Kronauer. Pero el poder de orco para "sacar toda la familia" de los genes olfativos hace que sea un candidato obvio para la manipulación. (Es por eso que ambos grupos de investigación independientemente decidieron centrarse en eliminar el gen). Los insectos perdieron cerca del 90 por ciento de su olfato, dijo Desplan.



El comportamiento de los mutantes cambió dramáticamente. Las hormigas indias saltaron lejos de la colonia y no querían forrajear. Si Desplan aislaba una hormiga mutante saltadora, la hormiga seguía siendo un gamergate fértil. Pero estas pseudo-reinas ponían muy pocos huevos y eran madres pobres. Y si los mutantes pertenecían a una colonia que perdía a su reina, no participaban en las duelos de las antenas. En vez de eso, sólo retorcían sus antenas cuando estaban solas, como si se tratara de una sombra.

Las hormigas clonadas que no podían detectar las feromonas también actuaban extrañamente. Normalmente, estas hormigas detesta el olor de los marcadores Sharpie. Pero los mutantes marcharon justo sobre las líneas dibujadas en Sharpie.

Al igual que las hormigas saltadoras, los mutantes Ooceraea biroi se volvieron antisociales. "De repente, estas hormigas ya no son realmente sociales. Se alejan, no se unen a la colonia ", dijo Kronauer. "Ellos simplemente caminan". Tampoco siguieron los caminos de feromonas que sus hermanos dejaron.

También pasaron cosas extrañas. Un solitario particularmente extraño entró en una colonia, se robó con un huevo y comenzó a prepararlo con sus antenas. De repente, ella se sobresaltó. No hubo motivo de alarma, pero la inundación de feromonas de advertencia que liberó envió al resto de la colonia no mutante a un tizzy, dijo Kronauer.

Ahora que los científicos saben que pueden alterar los comportamientos de las hormigas a través de sus genes, Kronauer planea estudiar la manera en que las colonias dividen su trabajo.

Imagina dos personas que viven en un apartamento. A medida que los platos se acumulan, el compañero de cuarto con un umbral inferior para platos sucios empieza a lavar los platos más a menudo. En el lenguaje de un observador biólogo, ese compañero de cuarto "surge como un especialista en lavavajillas." Los viejos métodos de investigación serían alterar las señales externas - el equivalente de quitar la lavavajillas y ver qué pasa. A través de la manipulación genética, Kronauer planea cambiar directamente los umbrales internos de una hormiga.

Desplan está interesado en la forma en que las hormigas alteran su longevidad, además de la percepción sensorial. Los trabajadores viven hasta los siete meses de edad. Pero los trabajadores que se convierten en pseudo-reinas viven durante cuatro años. Eso es como un gemelo humano que vive a los 85 años y el otro a los 550 años. "La expansión por un factor de 10 es inaudito", dijo Desplan.

Los trabajadores que se convierten en pseudo-reinas se vuelven a los trabajadores una vez que están expuestos a las feromonas reinas. Estas ex reinas mueren en meses. Eso significa que debe haber un interruptor genético reversible que controle la vida de la hormiga.

Otros científicos han tomado nota de los modelos de hormigas mutantes, dijo Kronauer, incluyendo expertos que estudian abejas. "La gente está muy emocionada", dijo, y han preguntado si su laboratorio podría ayudar a establecer un protocolo similar en otras especies.

Una investigación como esta abre la puerta a nuevos organismos modelo, según Desplan. Si el método tradicional de la biociencia es hacer muchas preguntas del mismo organismo - como ratones o moscas de la fruta - entonces las técnicas genéticas de la ingeniería permiten que los biólogos hagan preguntas muy específicas a un animal que quepa sus necesidades.

Si quieres modelar comunidades, mira a las hormigas. "Incluso los ratones no tienen un comportamiento muy sofisticado", dijo Desplan.

Algunos entomólogos se convirtieron en expertos en hormigas porque amaban a las hormigas. Para Desplan, su afinidad era más pragmática. Ha trabajado con insectos tan variados como moscas de la fruta, avispas y mariposas. Y ahora las hormigas mutantes.

"Nos convertimos en gente de hormigas porque necesitábamos", dijo, "no porque naciéramos gente de hormigas". Y si estos modelos mutantes atrapan la forma en que Desplan y Kronauer predicen, esperen que las filas de hormigas se hinchen.


With a little help from Google Translate for Business
0
0
0
0No hay comentarios