Origen y elaboración de una importante transición evolutiva en la individualidad

Área de la Ciencia:

• Biología evolutiva
• Biología del desarrollo
• Microbiología

Sus antecedentes:

• La endosimbiosis obligatoria es una transición evolutiva importante donde las especies distintas se fusionan en un solo organismo.
• La comprensión de las vías evolutivas y de desarrollo que conducen a dicha integración es crucial, pero sigue siendo limitada.
• La bacteria Blochmannia y la tribu de hormigas Camponotini proporcionan un sistema modelo para estudiar los orígenes de la endosimbiosis.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos evolutivos y de desarrollo subyacentes a la endosimbiosis obligatoria entre las hormigas Blochmannia y Camponotini.
• Para aclarar cómo los genes Hox fueron reutilizados durante el desarrollo de esta relación simbiótica.
• Comprender el papel de la expresión génica materna y la localización subcelular en la facilitación de la integración bacteriana.

Principales métodos:

• Análisis comparativo del desarrollo embrionario en hormigas Camponotini frente a otros insectos.
• Investigación de los patrones de expresión y función del gen Hox (A abdominal y Ultrabithorax) durante la embriogénesis.
• Estudios de localización de los ARNm y proteínas del gen Hox en relación con los genes de la línea germinal en embriones tempranos.
• Análisis de la interacción de las bacterias Blochmannia con estos componentes embrionarios y su regulación.

Principales resultados:

• La endosimbiosis obligatoria en Blochmannia-Camponotini se originó a través de alteraciones radicales en el desarrollo embrionario en comparación con otros insectos.
• Los genes Hox (abdA y Ubx) fueron recableados para regular los genes de la línea germinal, con sus productos expresados materna y localizados en el embrión temprano.
• Las bacterias Blochmannia regulan selectivamente estos productos del gen Hox localizados en cuatro sitios embrionarios distintos, estableciendo coordenadas funcionales para la integración.
• La capacidad de localización de ARNm y proteínas en embriones es anterior a la endosimbiosis y fue cooptada por Blochmannia y Camponotini.

Conclusiones:

• La integración de Blochmannia en Camponotini implicó la reconfiguración de las redes de genes Hox conservadas y la cooptación de capacidades de desarrollo preexistentes.
• Una combinación de innovación molecular (recableado de la red de genes) y factores ecológicos (mutualismo, transferencia horizontal) facilitó esta importante transición evolutiva.
• El estudio destaca cómo la convergencia de la plasticidad del desarrollo y las interacciones ecológicas pueden impulsar el origen y la elaboración de sistemas simbióticos complejos.