El poder de adaptación de las moscas entre la noche y el día

La mayoría de las plantas y animales estamos expuestos a una amplia gama de variaciones ambientales. Un estudio publicado en la revista Nature y realizado por el equipo liderado por Richard Benton, profesor del Centro de Genómica Integrativa de la Facultad de Biología y Medicina de la Universidad de Lausana, analiza la capacidad de la drosófila para adaptarse a las fluctuaciones en la duración del día.

Las especies con una amplia distribución geográfica, como los humanos, se enfrentan a múltiples variaciones ambientales, que gestionan gracias a la flexibilidad, o “plasticidad”, de su comportamiento. Esta capacidad de adaptarse al mundo que las rodea es crucial para su supervivencia. Sin embargo, los mecanismos moleculares subyacentes siguen siendo poco conocidos. Por lo tanto, es importante descifrar cómo la plasticidad del comportamiento está regulada por los genes y el sistema nervioso, para comprender cómo las especies ampliamente distribuidas han evolucionado para hacer frente a los cambios ambientales y cómo se adaptarán a un clima cambiante.

En el centro del ciclo circadiano

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La duración del día es un factor que fluctúa según la estación y la latitud. Muchas especies, como ciertas moscas, ajustan su ritmo circadiano (ciclo de actividad diaria) para adaptarse a estas variaciones en la duración del día.

En un estudio publicado en la revista Nature, Michael Shahandeh, ex becario postdoctoral del grupo del profesor Benton en el Centro de Genómica Integrativa de la Facultad de Biología y Medicina de la UNIL, compara dos especies de Drosophila para examinar las diferencias en la flexibilidad del comportamiento. Drosophila melanogaster, también conocida como la “mosca del vinagre”, está presente en todo el mundo, por lo que afronta grandes cambios en la duración del día y muestra una fuerte plasticidad circadiana. Por el contrario, Drosophila sechellia, endémica de las Seychelles, una región cercana al ecuador, sufre fluctuaciones mucho menores en la duración del día y muestra menos plasticidad.

Capacidad disminuida

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Para comparar la plasticidad circadiana de estas dos especies, los científicos las sometieron a un ciclo circadiano de un día largo: 16 horas de luz. Esta restricción tuvo consecuencias nefastas para la aptitud (entendida aquí como la capacidad de sobrevivir y reproducirse) de D. sechellia, que está acostumbrada a una duración constante del día de 12 horas. “Esta especie ha perdido su capacidad de retrasar su pico de actividad vespertino en caso de un fotoperiodo más largo; como resultado, los días largos le resultan estresantes y su tasa de reproducción se ha reducido a la mitad, mientras que D. melanogaster se ha mantenido perfectamente fértil”, comentó Benton.

Definiendo los elementos genéticos críticos

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Mediante un cribado genético, los biólogos consiguieron descubrir un papel clave del gen Pdf (Pigment-dispersing factor) en esta divergencia entre especies. “Este gen es responsable de la expresión del neuropéptido Pdf, que es esencial para la actividad circadiana. Como era de esperar, la sustitución del gen de D. melanogaster por el de D. sechellia redujo la capacidad de D. melanogaster de retrasar su actividad máxima en condiciones de luz diurna prolongada”, explicó el profesor de Lausana. “D. melanogaster es como un ‘tubo de ensayo genético’ para nosotros. Este experimento reveló que las diferencias entre los genes Pdf de D. sechellia y D. melanogaster contribuyen a las diferencias de comportamiento entre estas dos especies”. Las características específicas del gen Pdf de D. melanogaster explican en parte por qué esta especie se ha extendido ampliamente por todo el mundo, mientras que D. sechellia se ha especializado en un único nicho.

Explorando otras formas de plasticidad conductual: moscas, mosquitos, aves canoras, lagatos

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Benton también mencionó investigaciones previas que sugieren la importancia del neuropéptido Pdf en especies de Drosophila que viven en latitudes más altas, mostrando una flexibilidad en la actividad circadiana incluso mayor que D. melanogaster. “Estas observaciones sugieren que este neuropéptido es un factor evolutivo clave en el desarrollo de la plasticidad circadiana en Drosophila. Dado que Pdf también está presente en muchos otros artrópodos, como los mosquitos, que están ampliamente distribuidos por todo el mundo, podría desempeñar un papel similar en estos últimos. De manera más general, nuestro trabajo podría inspirar la exploración de otras formas de plasticidad conductual que involucran otros mecanismos celulares y moleculares en diferentes especies animales. Por ejemplo, los pájaros cantores cambian sus frecuencias de vocalización en respuesta al ruido causado por la actividad humana, y los lagartos cambian su comportamiento de descanso en respuesta a la altitud, pero no sabemos nada sobre los mecanismos subyacentes a estos fenómenos”.

• Pueden consultar aquí el artículo Entre nuit et jour: le pouvoir d’adaptation des mouches, con la firma de Manuela Palma De Figueiredo - Communication FBM