El verdadero altruismo es un comportamiento poco común en los animales, pero un nuevo estudio realizado por investigadores de Penn State ha descubierto que las abejas melíferas muestran este rasgo. Además, descubrieron que una batalla evolutiva de la genética puede determinar de quién se hereda.
por Katie Bohn, Universidad Estatal de Pensilvania
Para el estudio, publicado en la revista Molecular Ecology , los investigadores examinaron la genética detrás del comportamiento de «séquito» en las abejas obreras, que siempre son hembras. Después de que las abejas obreras se exponen a la feromona de la abeja reina, desactivan sus propios ovarios, ayudan a difundir la feromona a las otras abejas obreras y atienden a la reina y los huevos que produce.
Este comportamiento se considera altruista porque, en última instancia, beneficia la capacidad de la reina para producir descendencia, mientras que la abeja obrera permanece estéril. Para las abejas melíferas, la reina suele ser la madre de todas, o casi todas, las abejas de la colmena.
Los investigadores descubrieron que los genes que hacen que las abejas obreras sean más receptivas a esta feromona (y, por lo tanto, más propensas a mostrar el comportamiento del séquito) pueden transmitirse de las abejas madre o padre. Sin embargo, los genes sólo dan lugar a un comportamiento altruista cuando se transmiten de la madre.
Sean Bresnahan, autor correspondiente, candidato a doctorado en el Programa Intercolegial de Posgrado en Biociencias Moleculares, Celulares e Integrativas y becario de investigación de posgrado de la Fundación Nacional de Ciencias, dijo que además de brindar información sobre el comportamiento de las abejas, los hallazgos también muestran que qué padre es un La abeja hereda ciertos genes puede afectar la forma en que esos genes se expresan, algo que es notoriamente difícil de estudiar en los insectos.
«La gente suele pensar que los diferentes fenotipos son el resultado de diferencias en las secuencias genéticas o del medio ambiente», dijo. «Pero lo que este estudio muestra es que no son sólo diferencias en el gen en sí, sino de qué padre se hereda el gen. Por la naturaleza misma del insecto que obtiene el gen de su madre, independientemente de cuál sea la secuencia del gen, posiblemente comportarse de manera diferente a la copia del gen del padre».
Christina Grozinger, coautora y profesora de entomología Publius Vergilius Maro en Penn State, dijo que el estudio también respalda la teoría del parentesco del conflicto intragenómico, una teoría que sugiere que los genes de las madres y los padres están en conflicto sobre qué comportamientos apoyar y no. apoyo.
Dijo que si bien trabajos anteriores han demostrado que los genes de los machos pueden respaldar el comportamiento egoísta en mamíferos, plantas y abejas, el estudio actual es el primero en mostrar que los genes de las hembras pueden transmitir un comportamiento altruista a su descendencia.
«Las abejas melíferas son una de las pocas especies animales que muestran un comportamiento altruista, donde algunos individuos renuncian a su propia reproducción para ayudar a otros», dijo Grozinger. «Este estudio revela una forma muy sutil e inesperada de control genético de esos comportamientos. Con nuestro sistema, vemos que los genes de la madre (la reina) apoyan el comportamiento altruista en su descendencia, lo que conduce a más copias de sus genes en el población. En lugar de producir sus propios huevos, las abejas obreras apoyan la reproducción de la reina. Esto complementa nuestros estudios anteriores, que demostraron que los genes de los padres apoyan el comportamiento egoísta en las abejas obreras, donde las abejas dejarán de ayudar a su madre reina y se centrarán en su propia reproducción.»
La reina se aparea con varios machos, por lo que las abejas obreras tienen la misma madre pero diferentes padres. Breshnahan explicó que esto significa que comparten más genes de su madre entre sí.
«Esta es la razón por la que la teoría del parentesco del conflicto intragenómico predice que los genes heredados de la madre respaldarán el comportamiento altruista en las abejas», dijo Breshnahan. «Una abeja obrera se beneficia más al ayudar, en lugar de competir con su madre y sus hermanas, quienes portan más copias de los genes de la obrera de las que podría reproducir por sí sola. Por el contrario, en especies donde la hembra se aparea sólo una vez, es más bien los genes del padre que se predice que respaldan el comportamiento altruista».
Para el estudio, los investigadores cruzaron seis linajes diferentes de abejas melíferas, algo que es relativamente fácil en mamíferos o plantas, según Bresnahan, pero mucho más difícil de hacer con insectos. Dijo que el estudio no habría sido posible sin la experiencia en cría de abejas de la coautora Juliana Rangel de la Universidad Texas A&M, así como de Kate Anton, quien dirige el programa de Educación sobre Producción e Inseminación de Reinas (de abejas melíferas) con Robyn Underwood. en la Extensión de Penn State.
Después de que se cruzaron las poblaciones de abejas y la descendencia tuvo la edad suficiente, los investigadores evaluaron la capacidad de respuesta de las abejas obreras a la feromona que desencadena el comportamiento del séquito, así como si las abejas desactivaban sus ovarios en respuesta a la feromona.
«Finalmente, utilizamos la secuenciación de ARN para observar la expresión genética de todo el genoma de los trabajadores, pero lo más importante es que también secuenciamos los genomas de los padres de esos cruces», dijo Bresnahan. «Por lo tanto, podríamos desarrollar genomas personalizados para los padres y luego mapear la expresión genética de los trabajadores en cada padre y descubrir qué copia de ese gen de ese padre se está expresando».
Para tratar de visualizar este conflicto que ocurre dentro del genoma, Bresnahan dijo que utilizaron diferentes técnicas, incluido el aprendizaje automático, para examinar redes reguladoras de genes, o grupos de genes regulados por factores de transcripción similares para producir patrones de expresión similares. Los investigadores observaron las relaciones entre los genes y los factores de transcripción (las proteínas que pueden activar o desactivar genes) expresadas a partir de la copia de la madre y aquellas que se expresaron a partir de la copia del padre para identificar dónde uno podría intentar contrarrestar los efectos del otro.
Al final, pudieron identificar redes reguladoras de genes con conflicto intragenómico y descubrieron que se expresaban más genes con un sesgo parental. Este sesgo de expresión de origen materno o paterno es la firma del conflicto intragenómico, y los investigadores dijeron que apareció con más frecuencia que si hubieran construido las redes con genes seleccionados al azar. Además, estas redes consistían en genes que investigaciones anteriores habían demostrado que estaban relacionados con el comportamiento del séquito.
«Observar el conflicto intragenómico es muy difícil, por lo que hay muy pocos estudios que examinen el papel que desempeña en la creación de variación en el comportamiento y otros rasgos», dijo Grozinger, señalando las investigaciones anteriores del grupo que revelaron la activación de los ovarios y la agresión en las abejas obreras , ambas de los cuales significan un comportamiento egoísta.
«El hecho de que este sea el tercer comportamiento en el que hemos encontrado evidencia de que el conflicto intragenómico contribuye a la variación en las abejas melíferas sugiere que el conflicto intragenómico podría moldear muchos tipos de rasgos en las abejas y otras especies. Con suerte, nuestra investigación proporcionará un marco e inspiración para otros científicos para examinar el conflicto intragenómico en sus especies de plantas y animales», añadió Grozinger.
David Galbraith, exalumno de Penn State y científico principal de Janssen Pharmaceutical; Rong Ma, exalumno de Penn State y científico de datos senior de Visa; Kate Anton, tecnóloga de investigación de Penn State; y Juliana Rangel, de la Universidad Texas A&M, también colaboraron en este trabajo.
Más información: Sean T. Bresnahan et al, Más allá del conflicto: la teoría del parentesco del conflicto intragenómico predice la variación individual en el comportamiento altruista, Molecular Ecology (2023). DOI: 10.1111/mec.17145
