Un interruptor molecular puede convertir a las hormigas guerreras en recolectoras

Alternar una proteína poco después de la eclosión puede reprogramar la trayectoria profesional de una hormiga

Cuando se trata de carreras profesionales, las hormigas obreras se dividen en castas: algunas abordan la defensa, otras buscan la comida. Pero estos roles no están predestinados. La trayectoria profesional de una hormiga está influenciada temprano en la vida por factores en su entorno.

Ahora, un estudio revela una forma en que se desarrollan esos factores ambientales. Una proteína llamada CoREST actúa como un interruptor molecular en las hormigas carpinteras de Florida (Camponotus floridanus), informan los investigadores el 12 de noviembre en Molecular Cell. Al alternarlo, las grandes trabajadoras destinadas a ser soldados pueden ser reprogramados para hacer el trabajo de sus hermanas más pequeñas y recolectoras.

Las musculosas guerreras, llamadas mayores, y las obreras de alimentación y cuidado infantil, llamadas menores, comparten conjuntos de ADN casi idénticos. Por lo tanto, los investigadores han buscado influencias epigenéticas, etiquetas químicas en el ADN y proteínas asociadas que puedan manipular cómo se leen los genes, para explicar los diferentes comportamientos.

"Y eso es lo que encontramos", dice Shelley Berger, bióloga molecular de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania. "Es el primer mecanismo epigenético que se encuentra en las hormigas para regular el comportamiento en el cerebro".

El nuevo estudio destaca que incluso los insectos sociales altamente especializados conservan una flexibilidad y capacidad de respuesta sustanciales a su entorno, dice Beryl Jones, una bióloga evolutiva de la Universidad de Princeton que no participa en la investigación. "Esta es probablemente otra importante faceta del gran éxito de los insectos sociales", dice ella.

El equipo de Berger había demostrado previamente que la inyección de una sustancia química, la tricostatina A, que ayuda a desenrollar el ADN bien empaquetado, podría reprogramar a las mayores para que se comporten como menores. Pero no estaba claro en qué genes influía la tricostatina A, ni en qué medida en su desarrollo las hormigas aún podían cambiar de trabajo.

En el nuevo estudio, Berger y sus colegas inyectaron tricostatina A en el cerebro de las hormigas obreras, ya sea cero, cinco o 10 días después de que las hormigas emergieran como adultos de su etapa de pupa. Estas inyecciones podrían reprogramar a las obreras mayores hasta cinco días en su etapa adulta, pero si se administran más tarde, los roles de las hormigas ya estaban asignados y ya era demasiado tarde para cambiarlos.

Cuando el equipo analizó la actividad genética durante esta ventana de sensibilidad de cinco días, las obreras mayores reprogramadas estaban produciendo más proteína CoREST que aquellas a las que no se les inyectó tricostatina A. CoREST reprime las enzimas que descomponen la hormona juvenil, una hormona normalmente alta en obreras menores, pero no en mayores, encontró el equipo. El aumento de CoREST hizo que las guerreras se parecieran más a sus hermanos menores de forrajeo, con menos producción de enzimas y más hormona juvenil.

CoREST se ha relacionado durante mucho tiempo con el desarrollo neurológico, pero esta es la primera vez que se ha demostrado que influye en el comportamiento. La proteína se encuentra en una amplia gama de animales, incluidos los mamíferos. Dada su ubicuidad, CoREST puede incluso jugar un papel clave en la biología humana, dice Berger.

"Ciertamente habrá diferencias entre humanos y hormigas", dice ella. "Pero, ¿qué pasa si CoREST es un regulador epigenético realmente importante del comportamiento en humanos durante la vida temprana e incluso la adolescencia temprana?"

A continuación, Berger quiere investigar los cambios epigenéticos en las células cerebrales individuales de las hormigas, para ver si los tipos de células específicos son clave para el vínculo entre los niveles de CoREST y el comportamiento de las hormigas.

Estudios como estos que revelan los fundamentos genéticos de las sociedades de insectos hacen que sea un momento emocionante para estudiar insectos sociales, dice Daniel Kronauer, biólogo de la Universidad Rockefeller en la ciudad de Nueva York que no está involucrado en esta investigación. "La gente se ha preguntado acerca de los mecanismos que subyacen al desarrollo [de las hormigas] casta y la división del trabajo durante tanto tiempo, y parece que finalmente estamos a punto de comprenderlos", dice.

Artículo científico: Epigenetic Regulator CoREST Controls Social Behavior in Ants