El ascenso a la realeza: cómo las avispas obreras equilibran la especialización y la plasticidad


Un equipo internacional de biólogos y físicos teóricos de Dresden (Instituto Max Planck para la Física de Sistemas Complejos), Cambridge, Reino Unido (Instituto Babraham) y Atenas (BSRC «Alexander Fleming») ha abordado esta paradoja mediante experimentos con avispas de papel. 


por el Centro de Investigación de Ciencias Biomédicas Alexander Fleming


Las avispas de papel son insectos sociales que muestran una división social del trabajo, con algunos insectos que se especializan en la búsqueda de alimento y otras tareas (obreras), mientras que un solo insecto se convierte en la reina que se especializa en producir descendencia.

Si bien esta división del trabajo permanece estable durante toda la vida de la reina , cuando la reina se retira del nido o muere, las obreras restantes pueden cambiar rápidamente su comportamiento y establecer una nueva reina. Debido a este comportamiento, las avispas papeleras sirven como campo de pruebas experimentales para estudiar la plasticidad biológica.

Durante los viajes de campo al hábitat nativo de las avispas en Panamá, los científicos realizaron experimentos en los que sacaron a la reina de las sociedades de nidos y luego midieron cómo las obreras restantes restablecían una nueva reina.

Análisis de visión por computadora del movimiento global del nido. 
Crédito: Cell Systems (2022). DOI: 10.1016/j.cels.2022.08.002

En estos experimentos, la investigación combinó diferentes herramientas experimentales como grabaciones de video y perfiles moleculares detallados de los cerebros de los insectos para seguir este proceso simultáneamente en escalas espaciales muy diferentes de organización biológica para investigar la interacción entre los procesos moleculares y las interacciones sociales.

«Usar insectos sociales para estudiar la plasticidad nos dio la oportunidad única de relacionar procesos moleculares, individuales y sociales a lo largo del tiempo a nivel de insectos individuales, algo que no es factible cuando se estudian células en tejidos de mamíferos», dice el Dr. Solenn Patalano, quien dirigió el experimentos

El ascenso a la realeza;  cómo las avispas obreras equilibran la especialización y la plasticidad
Recolector descansando sobre una hoja. Crédito: Solenn Patalano

Al emplear la teoría, los investigadores, dirigidos por el Dr. Steffen Rulands, desentrañaron los diferentes procesos que conducen al establecimiento de una sociedad estable y la capacidad de los trabajadores para establecer una nueva reina. Descubrieron que las avispas de papel contrarrestan la expresión de genes que establecen un comportamiento de reina con una lucha agresiva que reprime los mismos genes.

Sus cálculos mostraron que esto permite a estas sociedades distinguir entre diferentes tipos de perturbaciones que afectan al nido: las perturbaciones intrínsecas afectan a los insectos independientemente unos de otros y son suprimidas activamente por la sociedad. Las perturbaciones extrínsecas afectan a toda la sociedad y la sociedad reacciona plásticamente.

“Es fascinante ver cómo estas sociedades logran combinar procesos que ocurren en escalas separadas por un orden de magnitud para superar una aparente paradoja”, dice Adolfo Alsina, quien realizó el trabajo teórico. Los conocimientos obtenidos de los insectos sociales podrían aplicarse en el futuro para comprender la plasticidad en otros sistemas biológicos , como la reprogramación de células en células madre en terapias regenerativas.

La investigación fue publicada en Cell Systems .


Más información: Solenn Patalano et al, Autoorganización de plasticidad y especialización en un insecto social primitivo, 

Cell Systems (2022). DOI: 10.1016/j.cels.2022.08.002



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