Investigadores de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) están colaborando con colegas de Frankfurt/Main, Oxford y Würzburg para investigar cómo el comportamiento complejo y cooperativo de las abejas (Apis mellifera) está programado genéticamente para que pueda transmitirse a las generaciones posteriores.
por la Universidad Heinrich-Heine de Düsseldorf
Según explican en la revista Science Advances , encontraron la respuesta en el conocido como gen doublesex (dsx).
Las interacciones conductuales entre organismos son fundamentales y, a menudo, hereditarias. Cada ser humano y cada animal interactúa con otros individuos de su grupo social de una forma u otra a través de su comportamiento . En el reino animal, esto tiene ventajas considerables en la búsqueda colectiva de alimento, la defensa contra los depredadores y la crianza de las crías.
En algunos animales, como las abejas, los vínculos de comportamiento social son tan fuertes que los miembros individuales forman una sociedad muy unida que funciona colectivamente como un único «superorganismo». Mediante su comportamiento individual, miles de abejas obreras protegen a toda la colonia, la alimentan y cuidan de las crías.
El profesor Martin Beye, director del Instituto de Genética Evolutiva de la HHU y autor correspondiente del estudio, subraya: «El repertorio de comportamiento de las abejas individuales y su función en la colonia no se aprenden, sino que se heredan. Hasta ahora no se sabía cómo se codificaban genéticamente comportamientos tan complejos».
Junto con colegas de las universidades de Frankfurt/Main, Oxford y Würzburg, el equipo de investigadores de la HHU dirigido por Beye y la primera autora, la Dra. Vivien Sommer, ha descubierto ahora que un gen especial conocido como dsx especifica el comportamiento específico de las abejas obreras.
Sommer explica que «el gen programa si una abeja obrera asume una tarea en la colonia y durante cuánto tiempo. Esto incluye tareas colectivas como el cuidado de las larvas o la búsqueda de alimentos, así como intercambios sociales sobre fuentes de alimento».
Los biólogos utilizaron las tijeras genéticas CRISPR/Cas9 en sus investigaciones para modificar o desactivar el gen dsx en abejas seleccionadas. Adjuntaron un código QR a las abejas manipuladas y luego monitorearon su comportamiento en la colmena con cámaras. Las secuencias de video resultantes se analizaron con la ayuda de inteligencia artificial para determinar los patrones de comportamiento individuales de las abejas.
Sommer añade: «Nuestra pregunta central era si los patrones de comportamiento heredados cambiaban como resultado de la modificación genética y de qué manera. Dichos cambios deben reflejarse en el sistema nervioso de las abejas obreras, donde se controla el comportamiento específico».
Los investigadores introdujeron la proteína fluorescente verde (GFP) en la secuencia dsx para que la GFP se produjera junto con la proteína dsx. Los circuitos neuronales se pudieron observar mediante microscopía de fluorescencia, tanto en las abejas no modificadas como en las modificadas genéticamente.
«Con estas herramientas pudimos ver exactamente qué vías neuronales crea el gen dsx en el cerebro y cómo este gen a su vez especifica los patrones de comportamiento heredados de las abejas», explica la investigadora doctoral Jana Seiler, quien también es coautora del estudio.
«Nuestros hallazgos indican que existe un programa genético fundamental que determina el circuito neuronal y el comportamiento de las abejas obreras», afirma el profesor Dr. Wolfgang Rössler del Departamento de Fisiología del Comportamiento y Sociobiología, quien dirigió el estudio en la Universidad de Würzburg.
En el siguiente paso, los investigadores quieren pasar del nivel de la abeja individual al superorganismo de la colonia de abejas.
Alina Sturm, quien también es investigadora de doctorado en HHU y coautora del estudio, agrega: «Esperamos encontrar el vínculo entre la programación individual y el comportamiento coordinado de muchos individuos».
Más información: Vivien Sommer et al, Programación de desarrollo dedicada a comportamientos de apoyo grupal en abejas eusociales, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adp3953 . www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp3953
