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Los patrones de expresión genética del cerebro predicen el comportamiento de las abejas melíferas individuales

Los patrones de expresión genética del cerebro predicen el comportamiento de las abejas melíferas individuales
Los investigadores utilizaron códigos de barras para rastrear abejas melíferas individuales en un estudio que buscó paralelos entre el comportamiento de búsqueda de alimento y puesta de huevos de las abejas y los patrones de expresión genética en sus cerebros. Crédito: Michael B. Vincent

Un estudio inusual que involucró la codificación de barras y el seguimiento del comportamiento de miles de abejas melíferas individuales en seis colmenas de abejas sin reina y el análisis de la expresión genética en sus cerebros ofrece nuevos conocimientos sobre cómo la regulación genética contribuye al comportamiento social.


por Diana Yates, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign

El estudio, publicado en la revista eLife, revela que el perfil de actividad de los genes reguladores conocidos como factores de transcripción en el cerebro se correlaciona fuertemente con el comportamiento de las abejas melíferas, dijeron los investigadores. Un solo factor de transcripción puede inducir (o reducir) la expresión de docenas de otros genes.

«Si la reina en una colonia muere y las obreras no logran criar una reina de reemplazo, algunas abejas obreras activan sus ovarios y comienzan a poner huevos», dijo Beryl Jones, ex estudiante de posgrado de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, quien dirigió la estudio con el profesor de entomología Gene Robinson, director del Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica de la U. de I .; y Sriram Chandrasekaran, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Michigan. Jones es investigadora postdoctoral en la Universidad de Princeton.

«Este es un ejemplo de ‘plasticidad conductual’, la capacidad de cambiar el comportamiento en respuesta al entorno», dijo Jones. «Sabemos que la plasticidad del comportamiento está influenciada por la actividad de los genes en el cerebro, pero no sabemos cómo los genes del cerebro trabajan juntos para regular estas diferencias de comportamiento».

«Queríamos comparar los comportamientos de puesta de huevos y de búsqueda de alimento porque son ejemplos por excelencia de comportamientos egoístas y cooperativos», dijo Robinson.

Los patrones de expresión genética del cerebro predicen el comportamiento de las abejas melíferas individuales
Los investigadores crearon códigos de barras y rastrearon miles de abejas melíferas individuales para el estudio. Crédito: Beryl Jones

En condiciones típicas, las reinas ponen huevos y las obreras buscan alimento. Los estudios que se centran en las diferencias en los cerebros y el comportamiento de las reinas y los recolectores deben enfrentarse al hecho de que las reinas se alimentan y nutren de manera diferente durante el desarrollo que las abejas obreras, lo que dificulta la interpretación de cualquier diferencia en la regulación genética. Al estudiar las colonias sin reina, los investigadores pudieron analizar solo las abejas obreras y, por lo tanto, pudieron evitar esta complicación.

«Otro desafío en el estudio de cómo los genes influyen en el comportamiento es que el comportamiento varía con el tiempo y también entre individuos», dijo Robinson. «Por lo tanto, rastreamos automáticamente el comportamiento de miles de abejas individuales, las 24 horas del día, los 7 días de la semana, utilizando pequeños códigos de barras y visión por computadora para generar un conjunto de datos inusualmente grande para ayudar a responder nuestras preguntas».

Los científicos utilizaron algoritmos computacionales para buscar patrones de actividad genética cerebral en las abejas. Encontraron diferencias consistentes en la regulación genética entre las abejas que se dedicaban a buscar alimento y las que se centraban principalmente en la puesta de huevos. Estos patrones de regulación del factor de transcripción eran tan distintos que los investigadores podían usarlos para predecir si las abejas individuales eran recolectoras o ponedoras de huevos.

El análisis reveló que un pequeño número de abejas obreras ponedoras de huevos también se dedicaban a la búsqueda de alimento. Estas abejas «generalistas» tenían un perfil de la regulación genética intermedio entre los especialistas en forrajeo y los especialistas en puesta de huevos.

«Identificamos 15 factores de transcripción que explicaban mejor las diferencias de comportamiento en las abejas», dijo Jones. Los hallazgos sugieren que los cambios en la actividad de una pequeña cantidad de factores de transcripción influyentes pueden conducir a un comportamiento sorprendentemente diferente, dijo.

«Algunos de los factores de transcripción que identificamos como importantes para el comportamiento de las abejas melíferas se identificaron previamente como que influyen en la evolución del comportamiento social en otras especies», dijo Robinson. «Esto sugiere que nuestros hallazgos ayudarán a comprender cómo el comportamiento social evolucionó y se regula en múltiples especies, incluidos, quizás, los humanos».


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