Descrita la base genética de las termitas que explica cómo evolucionaron a insectos organizados socialmente

En el estudio, publicado en Nature Ecology and Evolution, ha participado el Instituto de Biología Evolutiva (CSIC-UPF). Por primera vez, han secuenciado los genomas de una cucaracha y de una termita, y se han comparado con los de quince insectos más. A pesar de tener orígenes diferentes, termitas y abejas desarrollaron mecanismos moleculares parecidos hacia una vida eusocial, estando sometidos a similares presiones selectivas.

Termitas Macrotermes bellicosus. Fuente: Wikimedia / Creative Commons.Las sociedades de insectos gigantes y complejas ―como las de las hormigas, las abejas y las termitas― despertaron la fascinación de Darwin y la de muchos de sus sucesores. La forma de vida colectiva de estos insectos, denominada eusocialidad, se caracteriza por la coexistencia de diferentes generaciones dentro de una misma colonia, un cuidado cooperativo de las crías y la presencia de castas especializadas reproductivas y no reproductivas ―sólo uno o un pequeño número de los miembros de la colonia, como la abeja reina, la termita reina o la termita rey, se reproducen; el resto son estériles.

Más fascinante que las sociedades en sí, sin embargo, es el hecho de que las sociedades de termitas y de hormigas, a pesar de ser muy similares, evolucionaron de forma independiente. De hecho, mientras que las termitas surgieron de las cucarachas hace unos 150 millones de años, las hormigas y otros himenópteros eusociales, como las abejas o las hormigas, aparecieron 50 millones de años más tarde en una rama muy diferenciada del árbol de la vida de los insectos.

Ahora, un equipo internacional de investigadores, entre los que están Xavier Bellés, M. Dolors Piulachs i Guillem Ylla, del Instituto de Biología Evolutiva (IBE), un centro mixto del CSIC y la Universidad Pompeu Fabra (UPF), han secuenciado por primera vez el genoma de una cucaracha, la Blattella germanica, y el de una especie de termitas, el Cryptotermes secundus. De esta forma, y con la finalidad de hallar las claves de la evolución de la eusocialidad, han podido comparar la base molecular de un grupo y de otro. El estudio, titulado «Hemimetabolous genomes reveal molecular basis of termite eusociality», se ha publicado en la revista Nature Ecology and Evolution.

Orígenes diferentes, la misma evolución

Los genomas, la actividad genética y el proteoma ―el conjunto de proteínas que codifican para un genoma― de tres especies de termitas se compararon con los de la cucaracha. Los resultados se compararon, luego, con los genomas de quince insectos más, algunos de los cuales son eusociales y otros no. Con la ayuda de algoritmos especializados, se reconstruyeron la configuración genética de los antepasados de las actuales termitas para detectar la aparición de las mutaciones que permitieron la evolución de la eusocialidad.

El estudio ha desvelado, por un lado, que hay regiones del genoma que codifican quimiorreceptores, unas proteínas implicadas en la comunicación por medio de estímulos químicos. «La comunicación es esencial en todas las interacciones biológicas, en especial para los organismos sociales; mientras que los humanos utilizamos el lenguaje, los insectos se comunican, sobretodo, químicamente», explica Xavier Bellés. Estos resultados son muy similares a los obtenidos anteriormente en estudios previos sobre la evolución de la eusocialidad en abejas y hormigas.

Un análisis más profundo de los resultados muestra que una familia de quimiorreceptores presente en las termitas y claramente diferente a la de abejas y hormigas se especializó en el reconocimiento de feromonas. «Se trata, sin duda, de un caso clásico de evolución convergente: tanto las termitas como las abejas y las hormigas desarrollaron mecanismos moleculares similares hacia un estilo de vida eusocial, estando sometidos a presiones selectivas similares», afirma el primer autor del estudio, el experto en genómica Mark Harrison, del Institute for Evolution and Biodiversity de la Universidad de Münster, Alemania. Para Bellés, «ello sugiere que no debe de haber muchas otras soluciones para inventar, evolutivamente hablando, una organización eusocial dentro del grupo de los insectos».

Los investigadores hallaron otros indicios de más convergencias. Es el caso de unos genes que tienen un papel clave en la síntesis de hidrocarburos en la cutícula de los insectos, y que podrían ser importantes en la comunicación.


Uno de los resultados principales del estudio es que los cambios en el genoma que favorecieron las adaptaciones moleculares de las termitas se produjeron gracias a los transposones. Los transposones son regiones de ADN que tienen la capacidad de duplicarse y cambiar de posición, de viajar, dentro del genoma. «Dedujimos que, mucho antes de la evolución de las termitas, un tipo muy concreto de transposones conllevó la expansión de familias de genes implicados, muy probablemente, en la comunicación», comenta Evelien Jongepier, también de la Universidad de Münster. Los transposones representan una buena parte del genoma de las cucarachas y de las termitas, y probablemente contribuyeron a la extensión de las proteínas implicadas en la comunicación social.

Noticia via: Instituto de Biología Evolutiva (IBE) CSIC-UPF

 

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