Investigadores de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia (JGU) y de la Universidad de Lausana en Suiza han estado investigando los mecanismos moleculares responsables de determinar el sexo en las hormigas.
Aunque la gran mayoría de una colonia de hormigas está compuesta por hembras obreras, los machos son esenciales para la supervivencia de la especie. Para descubrir los mecanismos implicados, los investigadores decidieron centrarse en los machos diploides, que ocasionalmente se presentan en la hormiga argentina. El apareamiento entre hermanos en esta especie puede dar lugar a machos estériles que emergen de óvulos fecundados, siempre que los alelos del segmento de ADN determinante del sexo sean idénticos. “Esto nos permitió comparar los dos conjuntos de cromosomas presentes en hembras y machos diploides, que difieren de sus contrapartes haploides, que poseen solo un conjunto de cromosomas”, explicó el Dr. Qiaowei Pan, científico del Instituto de Biología Molecular (IMB) de Maguncia y de la Universidad de Lausana. Resultó que los dos conjuntos de cromosomas en los machos y hembras diploides eran idénticos en casi todo el genoma, excepto en una región específica. “Logramos identificar siete versiones diferentes en una región de 5000 pares de bases del genoma. Todas las hembras tenían dos versiones diferentes de esta región, mientras que todos los machos diploides tenían los mismos alelos dos veces. Por lo tanto, esta ubicación genómica es fundamental para determinar el sexo en esta hormiga”. El artículo de investigación correspondiente fue publicado en Science Advances.
Investigadores identifican el primer gen no codificante que determina el género #
Un grupo de investigación de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf informó recientemente del descubrimiento de un mecanismo similar en las abejas melíferas. A diferencia de las hembras, los machos también presentan dos alelos idénticos en la región del ADN que determina el sexo. En la abeja melífera, esta región es un gen codificador de proteínas. Esto significa que si existen dos versiones diferentes del gen, se generan dos proteínas que interactúan entre sí. Pero la situación es diferente en las hormigas. “Para nuestra sorpresa, descubrimos que el sitio del gen determinante del sexo en las hormigas no codifica una proteína. En otras palabras, no contiene la información necesaria para producir una proteína. Esto se denomina gen de ARN no codificante”, explicó el Dr. Qiaowei Pan. La región genómica sí produce ARN, pero no contiene la información genética necesaria para producir una proteína.
Otra diferencia entre hembras y machos diploides también se hizo evidente en cuanto a la cantidad de este gen de ARN no codificante producido en la región determinante del sexo. El nivel de expresión de ARN de este gen es mayor en hembras que portan dos versiones de la región determinante del sexo que en machos diploides con dos copias idénticas de la región. En los machos, la expresión del gen no codificante permanece baja a medida que maduran de larva a pupa y luego a adulto, mientras que se mantiene alta durante el desarrollo de las hembras. Para evaluar cómo la expresión del gen influye en la determinación del sexo, los investigadores decidieron desactivar la expresión del ARN no codificante en los embriones femeninos, lo que resultó en un cambio a la vía de desarrollo masculina. «Así, pudimos confirmar que es efectivamente la expresión de este ARN la que determina el sexo», concluyó Pan.
Sin embargo, a los investigadores aún les resulta desconcertante por qué la presencia de dos versiones diferentes de la región determinante del sexo provoca una mayor expresión de ARN. Por ello, el Dr. Qiaowei Pan y el Dr. Hugo Darras, jefe de grupo de investigación del Instituto de Evolución Organísmica y Molecular de la Universidad de Maguncia, colaboran actualmente con el equipo de la Dra. Claudia Keller Valsecchi en el Instituto de Biología Molecular (IMB) de Maguncia para esclarecer los mecanismos subyacentes a esta forma de determinación sexual, hasta ahora desconocida.
Cita #
Q. Pan, H. Darras, L. Keller, LncRNA gene ANTSR coordinates complementary sex determination in the Argentine ant (El gen LncRNA ANTSR coordina la determinación sexual complementaria en la hormiga argentina), Science Advances 10: 22, 31 May 2024, DOI: 10.1126/sciadv.adp1532
¿Por qué es importante la identificación del sexo en las hormigas argentinas? #
La identificación de los factores que determinan el sexo en las hormigas argentinas es crucial por varias razones que impactan tanto en la biología de estas especies como en su ecología y comportamiento social. Entre otros
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Entendimiento de la reproducción: Conocer cómo se determina el sexo ayuda a entender los mecanismos reproductivos de las hormigas. Por ejemplo, en muchas especies, la proporción de sexos puede influir en la dinámica de la colonia.
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Estrategias evolutivas: La identificación de estos factores permite estudiar cómo las hormigas han evolucionado para adaptarse a su entorno. Por ejemplo, se ha observado que una proporción óptima de sexos es 1:1, lo que maximiza la diversidad genética y la viabilidad de la colonia.
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Impacto en la estructura social: Las hormigas tienen una estructura social compleja, donde las obreras, reinas y machos desempeñan roles específicos. Comprender cómo se determina el sexo puede ayudar a desentrañar las interacciones y jerarquías dentro de la colonia.
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Conservación y manejo de especies: Conocer los factores que influyen en la determinación del sexo puede ser fundamental para la conservación de especies, especialmente en un contexto de profundo cambio ambiental. Esto puede ayudar a predecir cómo las poblaciones pueden responder a cambios en su hábitat.
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Investigación científica: La investigación sobre la determinación del sexo en hormigas argentinas puede contribuir a estudios más amplios en entomología y biología evolutiva, proporcionando información valiosa sobre la diversidad de estrategias reproductivas en insectos.
Así, no sólo es fascinante desde un punto de vista científico, sino que también tiene implicaciones prácticas en la conservación y el manejo de ecosistemas. ¿Te gustaría saber más sobre algún aspecto específico de las hormigas argentinas? Fuentes:Hormigas argentinas. Exitosas invasoras de exportación, de Pablo Schilman, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, UBA. Variación interespecífica, dimorfismo sexual en el tamaño adulto y mecanismo de determinación sexual en los parasitoides del género Pseudacteon (Diptera: Phoridae) desarrollados sobre Solenopsis invicta (Hymenoptera: Formicidae), tesis de posgrado de Mónica Gabriela Chirino, que pueden hallar en el Repositorio de la Universidad Nacional de Quilmes