Crédito de la imagen: Stephen Belcher/Biblioteca de imágenes de la naturaleza
Los extraños genomas de las hormigas locas son una primicia biológica
Los machos de la notoria hormiga loca amarilla portan una mezcla de genomas, un fenómeno que no se ve en otros animales.
Ewen Callaway
Las hormigas locas amarillas obtienen su nombre debido a los movimientos desordenados que hacen después de un disturbio.
Pero hay otra razón para llamar locas a estas hormigas invasoras: los machos de la especie son una mezcla de dos linajes celulares en guerra, informan los investigadores en un estudio1 publicado el 6 de abril en Science . Otras criaturas a veces forman tales quimeras, generalmente un accidente de desarrollo, pero las hormigas locas amarillas son el primer animal conocido para el cual esta propiedad es un aspecto esencial de la vida.
“Es una parte de la biología que no tiene paralelo hasta donde sabemos”, dice Daniel Kronauer, biólogo de la Universidad Rockefeller en la ciudad de Nueva York.
Las hormigas locas amarillas (Anoplolepis gracilipes) son una especie invasora notoria distribuida principalmente en el sureste de Asia y Oceanía, que amenaza a los invertebrados e incluso a algunos pequeños mamíferos. En Christmas Island, un territorio australiano al sur de Java, las hormigas han diezmado las poblaciones de cangrejos rojos, que son endémicos de la región.
Las primeras pistas sobre la extraña biología de las hormigas provinieron de estudios de marcadores genéticos esparcidos por sus genomas. Los machos parecían portar dos versiones de muchos marcadores genéticos. Esta fue una característica desconcertante, porque en la mayoría de las especies de hormigas, los machos se desarrollan a partir de huevos no fertilizados y, por lo tanto, solo tienen una copia del genoma.
Algunas especies de hormigas ocasionalmente tienen machos 'diploides' con dos copias del genoma, pero estos machos suelen ser estériles. “Fue realmente extraño que todos los machos de esta especie fueran diploides”, dice Hugo Darras, biólogo evolutivo de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz en Alemania. “No tenía ningún sentido en absoluto”.
Copias del genoma
Para determinar qué estaba pasando, Darras y sus colegas analizaron células individuales de hormigas locas amarillas recolectadas en el sudeste asiático. Esto mostró que cada célula masculina contenía solo una versión del genoma de la hormiga. Pero este genoma difería entre las células. Algunas albergaban un linaje presente en las reinas y definido por un cromosoma 'R', mientras que otras células portaban una copia solitaria de un genoma diferente, con un cromosoma 'W'.
Las células de las hormigas reinas tienen dos copias del genoma W, mientras que las hormigas obreras estériles tienen una copia de cada linaje en cada célula. El equipo de Darras encontró que el quimerismo de los machos tiene un papel crucial en el sistema de castas de las hormigas.
Todos los huevos de la reina llevan una copia del genoma R. Si este óvulo es fecundado por un espermatozoide con genoma R, se desarrolla una reina. Sin embargo, si el óvulo se insemina con un espermatozoide W, hay dos resultados posibles. Si los dos núcleos celulares que contienen el genoma se fusionan, se desarrolla una hormiga obrera diploide. Si los núcleos no se fusionan, el óvulo se desarrolla como un macho quimérico, algunas células llevan un genoma R y otras llevan un genoma W.
“Esto es genial”, dice Monica Gruber, ecologista aplicada de Wellington UniVentures en Nueva Zelanda, coautora de un estudio de 20132 que planteó la posibilidad de quimerismo en los hombres. “Finalmente descifraron el enigma que me mantuvo despierto por la noche durante gran parte de mi doctorado”.
El quimerismo de las hormigas amarillas locas podría contribuir a la capacidad de la especie para evadir los ecosistemas, dice Kronauer. Las reinas tienen órganos especializados que almacenan esperma de varios machos. Eso significa que una reina solitaria que almacena esperma R y W puede comenzar una nueva colonia de hormigas. Lori Lach, ecologista de la Universidad James Cook en Cairns, Australia, se pregunta si los investigadores podrían aprovechar su peculiar biología para evitar que las pequeñas poblaciones de hormigas se conviertan en grandes.
Pero el descubrimiento plantea tantas preguntas como respuestas. No está claro por qué los núcleos de algunos espermatozoides no logran fusionarse con el núcleo del óvulo, lo que da como resultado machos quiméricos. Los genes en las células del linaje W, que están sobrerrepresentados en los espermatozoides, podrían desempeñar un papel, dice Durras. “Hay tanto que no sabemos”.
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-01002-3
Referencias
1. Darras, H. et al. Science https://doi.org/10.1126/science.adf0419 (2023).
2. Gruber, MAM et al. Insects Soc. 60, 135–145 (2013).
