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Cambios epigenéticos entre sub-castas de abejas

De izquierda a derecha: obrera, reina y zángano

Un trabajo publicado el 16 de septiembre de 2012 en la revista Nature Neuroscience, dirigido por los  investigadores Gro V Amdam (de la Universidad Estatal de Maryland) y Andrew P Feinberg (de la Universidad Johns Hopkins de Arizona), ha demostrado por primera vez que cambios en el comportamiento de las abejas parecen estar asociados a cambios epigenéticos reversibles.

Las comunidades de abejas se organizan en castas, en las que cada miembro tiene una función determinada. Así, la única hembra fértil de una comunidad es la reina, los zánganos son los machos de la colmena y su función es fecundar a la abeja reina y las hembras infértiles (obreras) son las encargadas de mantener la colmena, alimentar las larvas y recoger polen y otros elementos.

Cuando la reina es fecundada por los zánganos, deposita los huevos en los panales de cera que las obreras han construido. A los tres días, el huevo se transforma en una pequeña larva que es alimentada por las abejas obreras y, después de aproximadamente una semana, la larva es sellada en su celda por las abejas obreras. En ese momento se produce el estadío de pupa y en aproximadamente otra semana, emerge la abeja adulta. Las larvas que terminan siendo reinas ocupan celdillas especiales y no son alimentadas con polen, como las larvas de las abejas que serán obreras, sino con jalea real. Un estudio realizado previamente por otros autores había indicado que esta alimentación especial de las larvas que terminarán siendo reinas genera modificaciones epigenéticas en diversas regiones del genoma, lo cual deriva en cambios orgánicos importantes que consiguen que una hembra se desarrolle como reina y no como obrera. En el citado trabajo previo, los autores encontraron diferencias en la metilación de 550 genes cuando compararon el epigenoma de células del cerebro de abejas reinas y obreras.

Por otro lado, las abejas obreras van modificando sus tareas según su edad, de forma que las más jóvenes se encargan de limpiar las celdas y calentar los nidos (1-2 días tras emerger de la pupa), alimentar las larvas (con polen o con jalea real, con 3-10 días de edad), producir cera y construir panales (con 11-18 días de edad), o proteger y ventilar la colmena (19-21 días de edad). Todas estas tareas pueden considerarse propias de una sub-casta de abejas obreras denominada “cuidadoras” o nodrizas, que corresponde a las hembras obreras más jóvenes. A partir de aproximadamente los 21 días desde su nacimiento, las obreras pasan a tener una función recolectora (de néctar, polen, agua y propóleo): la sub-casta de obreras recolectoras, que son las de más edad.

(a) No se encontraron diferencias significativas al comparar la metilación en células el cerebro e einas y trabaadoras (n=5 por fenotipo). (b) sí se cambios de metilación durante la transición de cuidadoras-recolectoras y en la retrotransición recolectoras-cuidadoras

Según comentan los autores del trabajo que ahora ha sido publicado, inicialmente analizaron y compararon los patrones de metilación del DNA entre células del cerebro de 5 hembras reinas y de 5 hembras obreras, pero a pesar de que, como ya hemos comentado, se habían encontrado diferencias en la metilación de 550 genes en un trabajo previo, ellos no  encontraron diferencias estadísticamente significativas entre obreras y reinas.  Los autores no entran a valorar porqué ellos no han detectado diferencias, pero sin ninguna duda este aspecto del trabajo seguramente merecerá nuevos trabajos que definitivamente aclaren si existen o no diferencias en los patrones de metilación entre abejas obreras y abejas reinas.

Los autores indcan que, ante los resultados negativos encontrados, decidieron analizar si existían diferencias en los patrones de metilación entre abejas obreras cuidadoras y abejas obreras recolectoras. Los resultados indicaron que sí, ya que detectaron diferencias de metilación en 155 genes, la mayoría de ellos  implicados en la regulación de otros genes, en el empaquetamiento del DNA en forma de cromatina, o en la maduración de otros RNAs.

A partir de este dato, decidieron “intervenir” en la colmena para tratar de averiguar si cuando se producían cambios en las funciones de las abejas,  éstos iban acompañados de cambios epigenético: mientras las obreras recolectoras estaban fuera de la colmena, eliminaron todas las obreras cuidadoras. Al volver a la colmena las abejas recolectoras, comenzaron un rápido proceso de “adaptación“ a la nueva situación y aproximadamente la mitad de las recolectoras se convirtieron en cuidadoras (según los autores, el cambio es detectable tanto morfológicamente como por su comportamiento). Cuando analizaron las diferencias en la metilación en el cerebro de estas abejas recolectoras que han revertido a  cuidadoras, encontraron cambios en la metilación de 107 genes, 57 de los cuales coincidían con los genes que habían cambiado en la transición de cuidadora a recolectora. Los autores del estudio aplicaron la misma “intervención” a otra colmena, con resultados similares: en esta ocasión, encontraron diferencias en la metilación de 45 de los 57 genes anteriores. Alrededor de la mitad de los cambios de metilación encontrados parecen inducir el silenciamiento de los genes marcados; otros, en cambio, afectarían a la forma en que maduran los transcritos de RNA de otros genes.

Seguramente tendremos oportunidad de conocer resultados de nuevos trabajos sobre este interesante asunto, pero el estudio al que hoy nos hemos referido tiene el  interés adicional de que sus resultados son la primera evidencia detectada de que factores ambientales pueden inducir cambios en la metilación de genes, que estos cambios influyen en cómo se expresan o procesan otros genes, y que todo ésto tiene que ver con que sucedan cambios reversibles en el comportamiento (de las abejas).

3 comentarios a Cambios epigenéticos entre sub-castas de abejas

  • diego russo

    Estoy maravillado con este experimento. Probar q se pueden inducir cambios fenotipicos a través de modificaciones epigeneticas-ambientales me hace ilusionar mucho con un futuro en el que se puedan combinar lo aprendido en epigenetica y la manipulación de células madre. Estoy absolutamente convencido que allí está la clave para terminar con muchas enfermedades terribles que hoy nos matan o deterioran nuestra calidad de vida.

  • Marlon brandini

    No solo el ADN se hereda, también la maquinaria reguladora de los genes que involucra a la epigenética, estos datos han dado todo un vuelco a lo que se conocía hasta entonces. Pues se creía que secuenciando todo el genoma humano prácticamente se conocía todo; sin embargo, ello solo es el inicio, debido a que hay condiciones heredables que no dependen de los genes, si no de la maquinaria regulatoria como es la epigenética y que tiene que ver con la impronta genética y otras serie de proteínas que son heredables. Estos rasgos se manifiestan hasta mas de tres generaciones. Increíble, pero cierto…

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