Los genes que influyen en el comportamiento social de las hormigas

La eusocialidad hace referencia a la compleja organización de la sociabilidad animal, definida por el cuidado parental cooperativo y el reparto de labores en castas reproductoras y no reproductoras. En insectos eusociales como hormigas, abejas, avispas y termitas, la sociabilidad evolucionó por selección natural, mientras que en los seres humanos esta depende de elementos culturales. Las teorías evolutivas resaltan el poder de la cooperación para lograr mayores niveles de organización y las tendencias corruptoras de la selección en un nivel inferior que mantiene rasgos egoístas.

Los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea «Genome evolution in attine ants» (GENTS) emplearon la hormiga cultivadora de hongos, un insecto social bien estudiado, como modelo para estudiar los mecanismos epigenéticos que mantienen y regulan mecanismos a nivel del genoma que permiten la expresión condicional de genes y la expresión de rasgos egoístas por individuos dentro de una organización social.

Para tal fin, se combinó un moderno programa de investigación en biología evolutiva (Centro de la Evolución Social, Universidad de Copenhague) con el programa de excelencia chino de secuenciación genómica (BGI Shenzhen). Los investigadores del proyecto GENTS se centraron en la regulación epigenética de la diferenciación de castas y en la edición de ARN en Acromyrmex echinatior (hormiga cortadora de hojas). Dado que los mecanismos epigenéticos regulan la función genética, los socios se centraron en la determinación de su papel en la regulación de la expresión génica en el cerebro de las tres castas de hembras de A. echinatior.

Los investigadores descubrieron que la edición de ARN era un fenómeno común en un gran número de genes expresados en el cerebro de las hormigas obreras pequeñas y grandes, así como en el cerebro de las ginas (hormigas reina vírgenes). Se descubrieron más de diez mil eventos de edición de ARN en más de ochocientos genes. Estos genes de edición de ARN estaban enriquecidos funcionalmente para funciones biológicas como la neurotransmisión, el ritmo circadiano, la respuesta a la temperatura, el corte y el empalme del ARN y la biosíntesis de ácidos carboxílicos.

Un descubrimiento de gran importancia del proyecto GENTS fue la variedad de niveles de edición de las mismas posiciones en el genoma entre castas. Esto sugiere que la edición de ARN podría ser un mecanismo común que da forma al comportamiento social en hormigas una vez que el código genético ha sido transcrito. Los socios del proyecto GENTS analizaron por primera vez la regulación de la edición del ARN en una especie de insecto eusocial, mejorando significativamente la comprensión de este fenómeno.