Prueban con hormigas la 'encima de la obediencia'

Científicos volvieron hormigas guardianes en hormigas exploradoras con una inyección en el cerebro

Las hormigas carpinteras (Camponotus floridanus) viven en un sistema de castas, donde algunos miembros de la colonia se convierten en grandes y fuertes guardianes, trabajadores conocidos como mayores, y otros que crecen como pequeños exploradores, curiosos buscadores de alimentos conocidos como menores.

Los científicos siempre han estado fascinados por la forma en que nacen mayores y menores. Aunque las dos castas comparten los mismos genomas exactos (de los padres), se ven y se comportan de manera espectacularmente diferente. Es evidente que estas diferencias deben ser epigenéticas, o desencadenadas por factores ambientales que cambian después que nacen las hormigas.

Ahora un grupo de investigadores han demostrado que una sola dosis de una enzima específica, inyectada en el cerebro de un mayor recientemente eclosionado, puede cambiar el epigenoma de la hormiga por meses.

Muchos estudios han demostrado que los insectos sociales como las abejas crean sus castas biológicos con los alimentos. Las abejas reina, por ejemplo, se hacen alimentando a una larva con jalea real. Especulando que un mecanismo similar podría estar trabajando en las hormigas carpinteras, el biólogo del desarrollo de la Universidad de Pennsylvania, Daniel Simola y sus colegas, intentaron aislar una sustancia que podría alimentar a las hormigas y pudiese causar que una casta se transforme en otra. Específicamente, querían ver si podían inducir a un trabajador mayor a actuar como un trabajador menor, abandonando su trabajo como guardia para convertirse en un recolector. Se centraron específicamente en las enzimas que afectan a 160 genes cuya actividad ha divergido más entre los menores y los mayores. Esos genes incluyen los asociados con el aprendizaje, la memoria y la forma en que las neuronas se comunican entre sí en el cerebro.

Finalmente, Simola y sus colegas encontraron unas pocas enzimas que regulan el comportamiento de esos genes. Después de varios experimentos alimentando con la sustancia a sus insectos súbditos, los investigadores descubrieron cómo inyectar las enzimas en el cerebro de los trabajadores mayores poco después de la eclosión. El tratamiento hizo que las hormigas asumiesen de inmediato nuevos roles sociales. Esos grandes trabajadores se veían grandes y poderosos como sus principales hermanos no modificados, pero actuaban como menores, explorando y buscando alimentos. En un artículo publicado el 1 de enero en Science, Simola y sus co-autores explican que observaron a mayores modificados que actúaron como menores hasta 50 días después de la eclosión. Las obreras carpinteras pueden vivir hasta 7 años, por lo que no está claro si esta alteración en el comportamiento de los insectos duraría toda su vida.

La modificación dependía en última instancia de cambiar el comportamiento de un gen particular, Rpd3, lo que desató un efecto cascada que también cambió el comportamiento de otros genes.

Los investigadores dice que esto es un importante paso adelante en la comprensión de cómo está "programado" el comportamiento por factores no genéticos tales como enzimas. Su trabajo sugiere que el comportamiento complejo como la exploración para la comida en realidad puede ser alterado por las drogas. Si bien este experimento fue realizado en su totalidad con hormigas, los investigadores señalan que existen sistemas genéticos similares trabajando en muchas otras especies, incluyendo los mamíferos.

Simola y sus colegas escriben en la conclusión de su artículo:

Además, nuestros resultados sugieren que [las enzimas] CBP y HDAC podrían ayudar a establecer interacciones sociales complejas para otros invertebrados, vertebrados y especies de mamíferos, en los que se conoce que estas enzimas conservadas juegan un papel crítico en la regulación de la plasticidad del comportamiento, así como en el aprendizaje y la memoria. Por último, nuestra capacidad de alterar un comportamiento altruista canónico en un organismo verdaderamente social por la perturbación experimental de un solo gen sugiere que la aplicación de enfoques de genética inversa cada vez más versátiles a insectos eusociales nos permitirá exponer los principios generales de organización subyacentes a sistemas sociales complejos.
La esperanza es que podamos por fin desbloquear los mecanismos químicos que nos ayuden a participar en actividades sociales como compartir las tareas de trabajo y repartir puestos de trabajo. Quizás estos descubrimientos incluso sean relevantes para mamíferos como los humanos.

Pero, ¿realmente queremos ir por ese camino? En un intento un poco inquietante para ilustrar cómo funciona este experimento, Science ha lanzado este gif educativo de abajo. En él un trabajador mayor antropomorfizado sostiene un cartel de protesta que dice "No buscar comida". Entonces una aguja gigante viene del cielo y aparece para inyectar estrellas en su cerebro. Después, ella obedientemente cosecha tomates.

Obviamente el gif pretende ser alegre, pero ilustra una preocupación ética fundamental con este tipo de trabajo. Si tratamos de averiguar cómo cambiar el comportamiento animal con un cóctel de enzimas, es dejar en manos de algunas bien intencionadas agencias de salud su dosificación a la gente manifestante "problemática". Después de todo, sólo estaríamos convirtiendo a esos furiosos manifestantes en trabajadores obedientes. Suena como un futuro de ciencia ficción distópica, pero la investigación para hacer que suceda está gracias a las páginas de nuestras revistas de ciencias.

Diario de referencia: Epigenetic (re)programming of caste-specific behavior in the ant Camponotus floridanus