¿Cómo sabe una golondrina cómo fabricar su nido y un oso cuándo hibernar?

Lluís Montoliu, Centro Nacional de Biotecnología (CNB – CSIC)

¿Cómo sabe una cigüeña de qué manera debe construir su nido? ¿Cómo saben las madres de la mayoría de especies animales que deben proteger a sus crías y buscar alimento para ellas? ¿Cómo sabe un león o un lobo que debe proteger su territorio de intrusos e invasores? ¿Cómo sabe un oso que tiene que hibernar? ¿Cómo sabe un mamífero recién nacido que rápidamente debe buscar el pezón de la ubre de su madre para empezar a succionar comida? ¿Cómo saben los machos de muchas aves que deben desplegar su plumaje para atraer el interés de las hembras?

Todos estos, y muchos más, son los comportamientos que denominamos “innatos”, que no se aprenden necesariamente sino que se heredan, se transmiten de padres a hijos. Los nuevos individuos que nacen ya llegan al mundo equipados con ellos. ¿Pero cuál es el mecanismo molecular o celular que permite que determinadas conductas se hereden?

Esta es la pregunta que se planteó un equipo de investigadores japoneses de la Universidad de Nagoya y del Instituto de Información y Tecnologías de Comunicación en Kobe. Para resolverla, acudieron a una especie animal que fue una de las primeras en ser usada como modelo experimental en estudios genéticos: la mosca Drosophila.

Para su experimento, descrito en la revista Science, decidieron usar dos especies, Drosophila melanogaster y Drosophila suboscura, cuyo ancestro común vivió hace 30-35 millones de años. Para ponerlo en contexto, el ancestro común más próximo entre macacos Rhesus, Macacca mulatta, y la especie humana, Homo sapiens, vivió hace 25 millones de años.

Cortejar cantando o regalando comida

Pues bien, las dos especies de mosca, D. melanogaster y D. suboscura tienen comportamientos diametralmente distintos durante el cortejo precopulatorio que realiza el macho para atraer el interés de la hembra.

Los machos de la mayor parte de especies de moscas, incluida D. melanogaster, hacen vibrar sus alas y producen un sonido (la “canción nupcial”) para cortejar a las hembras como paso previo a la cópula. Se podría decir que los machos “cantan” para atraer a la hembra. Sin embargo, el cortejo de los machos de D. suboscura es completamente distinto: como paso previo a la cópula, el macho regurgita una gotita de comida y se la ofrece a la hembra.

Los investigadores japoneses se propusieron investigar el substrato genético de este comportamiento innato y se preguntaron si sería posible trasladarlo de algún modo a otra especie de mosca, como D. melanogaster, que no realiza estos obsequios de comida.

Cambiar el comportamiento conservando los mismos genes

El gen que controla los cortejos nupciales en todos los machos de Drosophila se llama Fru. Este gen codifica la proteína FruM y está presente tanto en D. suboscura como en D. melanogaster. Es este mismo gen el responsable tanto del canto de los machos en D. melanogaster como el de los regalos de comida en D. suboscura. ¿Dónde está, entonces, la diferencia?

La diferencia la encontraron estos investigadores japonesas al analizar en qué neuronas se expresaba el gen Fru. Encontraron que en D. suboscura este gen se expresa en unas pocas neuronas productoras de insulina (apenas 16-18 neuronas). Cuando esto ocurre entonces estas neuronas desarrollan unas proyecciones celulares (neuritas) que las conectan con el centro cerebral que controla los comportamientos de cortejo. Sin embargo, en D. melanogaster el gen Fru no se expresa en estas neuronas productoras de insulina, y éstas tampoco se conectan con el núcleo cerebral controlador de las conductas de cortejos nupciales precópula.

Lo siguiente que hicieron estos científicos japoneses fue generar unas moscas D. melanogaster transgénicas capaces de expresar el gen Fru en las mismas neuronas productoras de insulina. Y entonces sucedió algo increíble: las moscas D. melanogaster que cantaban para atraer a las hembras empezaron a regurgitar gotitas de comida y a ofrecérselas a las hembras, cambiando totalmente su comportamiento innato de cortejo. Es decir, activando un solo gen en un nuevo territorio neuronal distinto consiguieron transferir un comportamiento innato entre dos especies de Drosophila separadas evolutivamente por… ¡más de 30 millones de años!

Lo que diferencia a estas dos especies de Drosophila no es la existencia de genes diferentes, sino la expresión de un mismo gen en distintas células. Si el gen Fru se expresa en neuronas productoras de insulina, los machos de las moscas Drosophila empiezan a regalar gotitas de comida regurgitada a las hembras. Si el gen Fru no se expresa en esas neuronas, entonces los machos solo “canturrean” haciendo vibrar sus alas para el cortejo.

Sin duda estamos ante un ejemplo extraordinario de la enorme relevancia de la epigenética en el comportamiento.

Lluís Montoliu, Investigador científico del CSIC, Centro Nacional de Biotecnología (CNB – CSIC)

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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