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») abordó esta paradoja mediante experimentos con avispas de papel. Las avispas de papel son insectos sociales que muestran una división social del trabajo, con algunos insectos que se especializan en buscar comida y otras tareas (obreras), mientras que un solo insecto se convierte en la reina que se especializa en producir descendencia.

Si esta división del trabajo se mantiene estable a lo largo de la vida del 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 excursiones En el hábitat natural de las avispas en Panamá, los científicos realizaron experimentos en los que sacaron a la reina de las sociedades de anidación y luego midieron cómo las obreras restantes restablecían una nueva reina.

En estos experimentos, la investigación combinó diferentes herramientas experimentales, como grabaciones de video y perfiles moleculares detallados del cerebro del insecto para seguir este proceso simultáneamente en escalas espaciales muy diferentes de organización biológica para estudiar la interacción entre los procesos moleculares y sociales.

«usando insectos sociales estudiar la plasticidad nos ha brindado la oportunidad única de vincular procesos moleculares, individuales y sociales a lo largo del tiempo a nivel de insectos individuales, lo que no es factible cuando se estudian células en tejidos de mamíferos”, explica el Dr. Solenn Patalano, quien realizó los experimentos.

Usando la teoría, los investigadores, dirigidos por el Dr. Steffen Rulands, desentrañaron los diversos procesos que conducen al establecimiento de una sociedad estable y la capacidad de los trabajadores para establecer una nueva reina. Encontraron que avispas de papel equilibrar la expresión de genes que establecen el comportamiento de reina con peleas agresivas que reprimen 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 reprimidas 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 a escalas de diferentes órdenes de magnitud para superar una aparente paradoja”, explica Adolfo Alsina, quien realizó el trabajo teórico. El conocimiento obtenido de los insectos sociales podría aplicarse en el futuro para comprender la plasticidad en otros sistemas biológicoscomo la reprogramación de células en células madre en terapias regenerativas.

La investigación ha sido publicada en Sistemas celulares.

Proporcionado por el Centro de Investigación de Ciencias Biomédicas Alexander Fleming