{"id":205633,"date":"2015-12-03T14:43:17","date_gmt":"2015-12-03T16:43:17","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=205633"},"modified":"2015-12-03T14:45:22","modified_gmt":"2015-12-03T16:45:22","slug":"un-enjambre-ordenado","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/un-enjambre-ordenado\/","title":{"rendered":"Un enjambre ordenado"},"content":{"rendered":"
\"En

EDUARDO CESAR<\/span>En la colonia de la Apis mellifera,<\/em> la abeja productora de la miel que se comercializa, las tareas se encuentran bien repartidasEDUARDO CESAR<\/span><\/p><\/div>\n

Alguien que se interna por el campus de Ribeir\u00e3o Preto, de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP) y se deja atraer por la hermosura de un edificio franqueado por cuatro espejos de agua y un arbusto de coralillo en su entrada, puede llevarse una sorpresa. Junto a ese precioso jard\u00edn hay un prado con una centena de cajas de madera apoyadas sobre peque\u00f1os pedestales, como si fuesen altares. Lo curioso es que si uno aproxima un poco m\u00e1s, nota que se trata de un colmenar a cielo abierto. All\u00ed mismo, literalmente en medio de un revuelo de abejas aut\u00f3ctonas sin aguij\u00f3n, es que los bi\u00f3logos Zil\u00e1 Sim\u00f5es, Klaus Hartfelder y M\u00e1rcia Bitondi intentan entender el modo en que la estructura social y el comportamiento de esos insectos se encuentra codificado en el ADN. Las colonias de Apis mellifera <\/em>(la abeja con aguij\u00f3n que com\u00fanmente se emplea para la producci\u00f3n de miel) se encuentran en un \u00e1rea separada, donde no hay riesgo de que alg\u00fan desprevenido ingrese por su cuenta.<\/p>\n

Los tres investigadores son el n\u00facleo central del Laboratorio de Biolog\u00eda del Desarrollo de Abejas (LBDA), una red de investigadores presente en diversas instituciones paulistas (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba130<\/em><\/a>). El grupo form\u00f3 parte de los equipos que mapearon el genoma de la Apis mellifera<\/em> y, m\u00e1s recientemente, el de la Melipona quadrifasciata<\/em>, que en Brasil recibe el nombre de manda\u00e7aia<\/em>, y ahora prepara la secuenciaci\u00f3n del ADN de otra especie brasile\u00f1a, la marmelada amarela <\/em>(Frieseomelitta varia<\/em>). Eso sin contar las decenas de estudios acerca de las funciones espec\u00edficas de genes de desarrollo de abejas.<\/p>\n

En la d\u00e9cada siguiente a la publicaci\u00f3n del primer genoma de abejas, en un art\u00edculo en la revista Nature<\/em>, en 2006, el grupo comenz\u00f3 a sacar provecho del mismo conjunto de herramientas que surgi\u00f3 con el trabajo en el genoma humano y que modific\u00f3 el escenario de la investigaci\u00f3n biom\u00e9dica. M\u00e1s all\u00e1 de la obtenci\u00f3n de la secuencia completa del ADN de los insectos, los investigadores ahora disponen de herramientas y know how<\/em> para generar y analizar transcriptomas. Ese t\u00e9rmino es una referencia al an\u00e1lisis de genes que est\u00e1n siendo transcritos \u2013es decir, activos en la producci\u00f3n de prote\u00ednas\u2013 en diferentes tejidos de las abejas.<\/p>\n

Al analizar los resultados, los investigadores logran vislumbrar la red de interacci\u00f3n entre los genes transcritos, viendo cu\u00e1les de ellos influyen sobre la expresi\u00f3n de otros genes y cu\u00e1les se encuentran relacionados con aspectos de inter\u00e9s. En un estudio reciente, por ejemplo, el grupo pudo identificar el papel de los genes involucrados en el desarrollo de abejas obreras. Esa casta posee en sus patas traseras una estructura espec\u00edfica para el transporte del polen, la corb\u00edcula, que se encuentra ausente en las abejas reinas. Como cada larva puede convertirse en reina o en obrera, seg\u00fan el alimento que recibe, s\u00f3lo los transcriptomas revelan c\u00f3mo se diferencian. Mediante t\u00e9cnicas de gen\u00f3mica y bioinform\u00e1tica, los cient\u00edficos de Ribeir\u00e3o Preto lograron identificar genes del tipo Hox \u2013que controlan la parte principal del desarrollo del cuerpo\u2013, determinantes en la formaci\u00f3n de las corb\u00edculas, y describieron el hallazgo en un art\u00edculo en la revista PLOS ONE<\/em>, en 2012. Uno de esos genes, el Ubx, ten\u00eda un nivel de expresi\u00f3n 25 veces mayor durante la fase de pupa en las abejas obreras, en comparaci\u00f3n con las reinas, y se revel\u00f3 como una clave esencial para la diferenciaci\u00f3n de castas.<\/p>\n

Los Hox pertenecen a una gran familia de genes bastante estudiada por investigadores de la biolog\u00eda del desarrollo para determinar cu\u00e1les son las estructuras del cuerpo derivan de cada segmento de un embri\u00f3n. En algunos casos, no obstante, es necesario escudri\u00f1ar partes m\u00e1s sutiles del genoma para entender c\u00f3mo se distribuyen las funciones en una colonia. En un estudio posterior que se public\u00f3 en el mismo peri\u00f3dico, en 2013, Hartfelder y colaboradores describen algunas secuencias reguladoras, a las que se denomina ARN no codificante largo, que influyen en el tama\u00f1o de los ovarios de las abejas. Esas mol\u00e9culas, junto con los microARNs, constituyen piezas clave en el proceso de diferenciaci\u00f3n de castas, puesto que provocan, por ejemplo, la destrucci\u00f3n de muchas c\u00e9lulas de los ovarios de las obreras. Eso logra que el sistema reproductivo de las reinas sea mucho mayor, una caracter\u00edstica fundamental para la producci\u00f3n constante de huevos.<\/p>\n

\"C\u00e1maras

Juliana Ramos Martins<\/span><\/a> C\u00e1maras nutricionales alimentan un ovocito en el ovariolo de una reina…Juliana Ramos Martins<\/span><\/p><\/div>\n

Transcriptomas
\n<\/strong>Con la meta de efectuar esa clase de estudio, el LBDA ya produjo junto a sus colaboradores m\u00e1s de 100 transcriptomas de diferentes tejidos del insecto, en distintas etapas de su vida. El desaf\u00edo consiste en comprender en profundidad c\u00f3mo est\u00e1 programado el desarrollo de castas en el ADN, un proceso determinado por la dieta, ya que en forma notoria, las abejas reinas son alimentadas con mayor cantidad de jalea real que las obreras en momentos clave de su desarrollo.<\/p>\n

No constituye una novedad que la comprensi\u00f3n del desarrollo de las abejas se considera un desaf\u00edo. La organizaci\u00f3n de esos insectos contrar\u00eda un principio de la biolog\u00eda, seg\u00fan el cual, la evoluci\u00f3n no es capaz de generar animales longevos que adem\u00e1s posean una alta tasa de reproducci\u00f3n. Ser\u00eda necesario un desmedro de una caracter\u00edstica en favor de la otra. Con todo, la abeja reina vive t\u00edpicamente m\u00e1s de un a\u00f1o (que es mucho para un insecto) y posee una alta tasa de reproducci\u00f3n, llegando a poner hasta medio mill\u00f3n de huevos a lo largo de su vida. Eso es posible gracias a la divisi\u00f3n de funciones con las abejas obreras, que viven alrededor de un mes y no se reproducen.<\/p>\n

Ese singular tipo de divisi\u00f3n del trabajo en la colonia fue objeto de un estudio internacional del cual el LBDA form\u00f3 parte, y es el motivo principal por el cual el laboratorio de Ribeir\u00e3o Preto analiz\u00f3 el ADN de la manda\u00e7aia<\/em>. Existe un espectro de socializaci\u00f3n cuando se analizan todas las especies de abejas, algunas con una separaci\u00f3n de castas m\u00e1s acentuada (eusociales), mientras que en la mayor\u00eda, las hembras viven en soledad. El grupo compar\u00f3 los genomas de 10 especies diferentes de abejas y descubri\u00f3 que cuanto m\u00e1s eusocial y jerarquizada es una especie, mayor cantidad de secuencias reguladoras de genes existen en su ADN, seg\u00fan revela un art\u00edculo publicado el mes pasado en la revista Science<\/em>. En el caso de la Apis mellifera<\/em>, cuando la reina muere, las obreras producen otra reina, alimentando a una larva con jalea real. Entre las especies menos eusociales, las obreras llegan a competir con la reina por la reproducci\u00f3n, mientras que en las especies no sociales, todas las hembras se reproducen. En el caso de la manda\u00e7aia<\/em>, una abeja aut\u00f3ctona altamente social, el reparto de funciones es muy claro, pero las obreras participan en la reproducci\u00f3n de la colonia engendrando machos.<\/p>\n

La red de interacci\u00f3n entre esos segmentos del ADN \u2013que no contienen precisamente f\u00f3rmulas prote\u00ednicas, pero influyen sobre la actividad de otros segmentos\u2013 es tan abundante que Zil\u00e1 plantea la creaci\u00f3n de un nuevo t\u00e9rmino para definirla: reguloma. \u201cEsa palabra todav\u00eda no se utiliza, pero en la pr\u00e1ctica, ya ha comenzado a estudi\u00e1rselo\u201d, dice la cient\u00edfica.<\/p>\n

\"...y

Juliana Ramos Martins<\/span><\/a> …y la musculatura (en rojo<\/em>) que cubre el intestino de una obrera. En azul, los n\u00facleos de las c\u00e9lulas.Juliana Ramos Martins<\/span><\/p><\/div>\n

Bioinform\u00e1tica
\n<\/strong>Una vez dominadas las herramientas de la gen\u00f3mica, la cantidad de informaciones generadas por los investigadores del LBDA es tan grande que ya no es posible trabajar de la misma manera que antes. Lo que actualmente est\u00e1n haciendo los laboratorios de punta que se dedican a la biolog\u00eda de las abejas es, esencialmente, aquello que el genetista estadounidense Eric Lander (uno de los padres del Proyecto Genoma Humano) denomin\u00f3 \u201celaborar ciencia sin partir de hip\u00f3tesis\u201d, dejando a muchos bi\u00f3logos perplejos. Por medio de la gen\u00f3mica, los cient\u00edficos pueden vislumbrar el funcionamiento molecular de un organismo sin necesidad del concepto inicial al respecto de cu\u00e1l gen interviene en qu\u00e9, seleccionando los genes que se van a estudiar por medio de algoritmos que analizan las redes de interacci\u00f3n entre ellos.<\/p>\n

No est\u00e1 claro si la metodolog\u00eda de la gen\u00f3mica es fundamentalmente distinta a otras \u00e1reas de la ciencia, pero concretamente, la manera de trabajar de los genetistas cambi\u00f3 bastante. \u201cActualmente, uno\u00a0 de los aspectos fundamentales consisten en contar con bioinform\u00e1ticos competentes, ya no podemos vivir sin ellos\u201d, dice Bitondi. \u201cY un laboratorio no logra hacer eso por su cuenta. Es preciso combinar la expertise<\/em> de varios laboratorios\u201d.<\/p>\n

En la USP de Ribeir\u00e3o Preto, la demanda por ese tipo de investigador fue cubierta por proyectos de posgrado con parte de la capacitaci\u00f3n brindada en el propio Departamento de Gen\u00e9tica, pero el conocimiento de la ciencia de la computaci\u00f3n hubo que buscarlo afuera. As\u00ed lo acredita la trayectoria de Daniel Guariz Pinheiro, quien se gradu\u00f3 en el Instituto de Matem\u00e1tica y Estad\u00edstica (IME) de la USP, y que realiz\u00f3 una pasant\u00eda de posdoctorado en el Departamento de Gen\u00e9tica de Ribeir\u00e3o Preto. Hoy, \u00e9l es profesor en la Unesp de Jaboticabal y el principal bioinform\u00e1tico en la red de colaboradores del LBDA.<\/p>\n

M\u00e1s all\u00e1 de su trabajo con los transcriptomas, una de las funciones del bioinform\u00e1tico consiste en la organizaci\u00f3n de los genomas que se utilizan como base en los estudios, porque las m\u00e1quinas de secuenciaci\u00f3n obtienen fragmentos de ADN a los que hay que alinear de manera correcta. \u201cLa bioinform\u00e1tica interviene entonces para armar ese rompecabezas, ensamblando las partes para obtener la secuencia gen\u00f3mica completa\u201d, dice Guariz, quien particip\u00f3 en el trabajo publicado en la revista Science<\/em>. \u201cYa llevamos m\u00e1s del 99%, especialmente en el caso de la Apis mellifera<\/em>\u201d.<\/p>\n

Uno de los trabajos destacados en los que participaron los cient\u00edficos del LBDA fue una cooperaci\u00f3n internacional bajo el liderazgo de la Universidad de Upsala, en Suecia, para el cual se secuenciaron los genomas de 140 abejas mel\u00edferas de todo el mundo, pertenecientes a diferentes poblaciones. El mapa de la diversidad gen\u00e9tica de la Apis mellifera<\/em>, publicado en 2014 en la revista Nature Genetics<\/em>, sugiere un origen diferente para la especie. Se cre\u00eda que hab\u00eda surgido en \u00c1frica, pero el estudio indica una dispersi\u00f3n a partir de Asia, el lugar donde tambi\u00e9n habitan hoy el resto de las abejas del g\u00e9nero Apis<\/em>.<\/p>\n

\"Scatotrigona

L\u00c9O RAMOS<\/span><\/a> Scatotrigona<\/em> en flores de la palmera de asa\u00ed, en el estado de Par\u00e1L\u00c9O RAMOS<\/span><\/p><\/div>\n

Intervenci\u00f3n
\n<\/strong>Con todo, no s\u00f3lo del trabajo en la computadora viven los bi\u00f3logos de Ribeir\u00e3o Preto. Una de sus actividades primordiales es la realizaci\u00f3n de experimentos que apuntan a comprobar hip\u00f3tesis postuladas por la gen\u00f3mica. Mediante una t\u00e9cnica denominada de ARN interferente, los investigadores del LBDA logran desconectar la expresi\u00f3n de genes espec\u00edficos en abejas para estudiar su funcionalidad.<\/p>\n

Ese tipo de investigaci\u00f3n b\u00e1sica tambi\u00e9n presenta implicaciones pr\u00e1cticas, tales como las reducciones acentuadas de las poblaciones de diversas especies de abejas en las cuales se se\u00f1ala a las virosis y los pesticidas como los principales culpables. M\u00e1s all\u00e1 del impacto ecol\u00f3gico de esos factores que todav\u00eda se encuentran en estudio, se deben tener en cuenta los perjuicios para los cultivos de frutas, granos y otras plantas que dependen de las abejas para la polinizaci\u00f3n (lea el texto de al lado<\/em>). Dos especies cuyos genomas se secuenciaron recientemente y se analizaron con la participaci\u00f3n del LBDA pertenecen a abejas del g\u00e9nero Bombus<\/em>, el mismo al que pertenecen los abejorros brasile\u00f1os conocidos all\u00ed con el nombre vulgar de mamangavas<\/em>, muy importantes para los servicios ambientales de polinizaci\u00f3n. El resultado del trabajo se public\u00f3 en junio, en la revista Genome Biology<\/em>. Los investigadores descubrieron que los abejorros Bombus<\/em>, cuya sociabilidad es bastante menos compleja, poseen muchos de los genes que se consideraban exclusivos del g\u00e9nero Apis<\/em>. Sin embargo, el modelo de expresi\u00f3n de los ARNs se revel\u00f3 marcadamente diferente entre esos dos g\u00e9neros, reforzando la idea de que es en el reguloma donde se encuentra la clave para entender el comportamiento de esos insectos.<\/p>\n

A los efectos de hallar la mejor forma de lidiar con la mengua en las poblaciones de abejas, dicen los cient\u00edficos, la investigaci\u00f3n gen\u00f3mica podr\u00e1 aportar ayuda en sus tres esferas: comparando especies de abejas, colonias de una misma especie e individuos de una misma colonia (esta \u00faltima, por medio del estudio de transcriptomas). El grupo de Ribeir\u00e3o Preto desarroll\u00f3 la expertise <\/em>para trabajar en todas esas formas.<\/p>\n

La polinizaci\u00f3n por abejas representa 12 mil millones de d\u00f3lares para la agricultura brasile\u00f1a<\/strong><\/p>\n

Desde hace al menos dos d\u00e9cadas, la cantidad de colmenas en diversas regiones del mundo se vienen reduciendo. Este fen\u00f3meno, al que se le dio el nombre de Trastorno del Colapso de las Colonias (o CCD, seg\u00fan su sigla en ingl\u00e9s), est\u00e1 muy bien documentado en Europa y en Am\u00e9rica del Norte, donde se registra un descenso en las poblaciones del orden de hasta un 50%, pero todav\u00eda es escasamente estudiado en Brasil (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 137<\/em><\/a>). No obstante, el riesgo de que la agricultura nacional sufra grandes p\u00e9rdidas por la falta de insectos para la polinizaci\u00f3n, es real, seg\u00fan revela un estudio reciente liderado por la bi\u00f3loga Tereza Cristina Giannini, de la USP.<\/p>\n

Junto a colegas de la USP y de la Universidad Federal de Cear\u00e1, Giannini analiz\u00f3 141 plantas de la agricultura brasile\u00f1a y constat\u00f3 que 85 de ellas dependen en alguna medida de la polinizaci\u00f3n que realizan las abejas. El trabajo, publicado en el mes de mayo en la Journal of Economic Entomology<\/em> estima que los ingresos de los cultivos que dependen de los polinizadores se reducir\u00edan en un 30% (12 mil millones de d\u00f3lares) si esos insectos desaparecieran del pa\u00eds. La mitad de esa cifra corresponde a las plantaciones de soja. Los cultivos de caf\u00e9, tomate, algod\u00f3n, cacao y naranja tambi\u00e9n podr\u00edan verse enormemente afectados.<\/p>\n

Incluso entre los vegetales que no dependen totalmente de la polinizaci\u00f3n cruzada, el intercambio de polen entre plantas diferentes incide en la calidad de los frutos. \u201cAqu\u00ed en Brasil, existe un trabajo muy consistente con fresas que lo demuestra\u201d, dice Giannini. \u201cLos frutos se desarrollan mejor cuando las abejas los polinizan. Cuando ello no ocurre, la pulpa no crece en forma adecuada y compromete el desarrollo de las fresas\u201d.<\/p>\n

Sin embargo, los agricultores brasile\u00f1os a\u00fan no son muy conscientes acerca de la importancia de esos insectos m\u00e1s all\u00e1 de la producci\u00f3n de miel. En el \u00e1mbito agropecuario, com\u00fanmente se asume que la presencia de abejas constituye un servicio ambiental importante, aunque de todas maneras son pocos los que invierten en el mantenimiento de colmenas para polinizar las plantaciones. \u201cEl servicio de polinizaci\u00f3n que suministran las abejas, no obstante, tiene un valor muy superior al de los conocidos productos de la colmena\u201d, dice la bi\u00f3loga.<\/p>\n

En el hemisferio Norte, son varias las causas que se han se\u00f1alado para el surgimiento del CCD. Las principales son el uso de insecticidas, el surgimiento de pat\u00f3genos, la p\u00e9rdida y la fragmentaci\u00f3n del h\u00e1bitat, los cambios en el clima, el manejo inadecuado y la competencia con especies ex\u00f3ticas. En Brasil, no obstante, a\u00fan no se sabe cu\u00e1les de esos factores representan la mayor amenaza.<\/p>\n

Muchos de los cultivos que estudi\u00f3 el grupo de Giannini tienen a la Apis mellifera<\/em> como polinizadora, pero tambi\u00e9n se destacan las abejas sin aguij\u00f3n, las abejas solitarias del g\u00e9nero Centris<\/em> y los abejorros carpinteros y mamangavas<\/em> (Xylocopa<\/em> y Bombus<\/em>). Seg\u00fan Giannini, hay una \u201cnecesidad urgente\u201d de producci\u00f3n de investigaciones en biolog\u00eda reproductiva de plantas e insectos para comprender la dimensi\u00f3n del problema en el pa\u00eds.<\/p>\n

Proyecto
\n<\/strong>An\u00e1lisis causal del desarrollo de la Apis mellifera<\/em> \u2013 genes reguladores y redes jer\u00e1rquicas de expresi\u00f3n g\u00e9nica en la singularidad de tejidos y \u00f3rganos (n\u00ba 2011\/03171-5<\/a>); Modalidad<\/strong> Proyecto Tem\u00e1tico; Investigadora responsable<\/strong> Zil\u00e1 Luz Paulino Sim\u00f5es (FFCLRP-USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 1.029.830,00 (FAPESP).<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos<\/em>
\nWALLBERG, A. et. al<\/em>. A worldwide survey of genome sequence variation provides insight into the evolutionary history of the honeybee Apis mellifera.<\/a> Nature Genetics<\/strong>, v. 46, n. 10, p. 1081-8. oct. 2014
\nSADD, B. M. et. al<\/em>. The genomes of two key bumblebee species with primitive eusocial organization<\/a>. Genome Biology<\/strong>. v. 16, n. 76. 24 abr. 2015.
\nGIANNINI, T. C. et al.<\/em> The dependence of crops for pollinators and the economic value of pollination in Brazil<\/a>. Journal of Economic Entomology<\/strong>. v. 108, n. 3, p. 1-9. 1\u00ba jun. 2015.
\nKAPHEIM, K. M. et al<\/em>. Genomic signatures of evolutionary transitions from solitary to group living.<\/a> Science<\/strong>. v. 348, n. 6239, p. 1139-43. 5 jun. 2015.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"ADN de abejas ayuda a descifrar el desarrollo de esos insectos","protected":false},"author":583,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[278,306],"coauthors":[1546],"class_list":["post-205633","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-biologia-es","tag-genetica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/205633","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/583"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=205633"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/205633\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=205633"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=205633"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=205633"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=205633"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}