Hormigas con genes modificados delatan cómo se organizan las sociedades

Un gurpo de científicos vinculó con éxito la manera en que funciona el cuerpo con una colonia de insectos
Natalie Angier / The New York Times News Service

Ya sea en el aspecto personal o profesional, Daniel Kronauer de la Universidad Rockefeller es el tipo de biólogo que no deja ninguna piedra sin voltear. Apasionado de las hormigas y otros insectos desde la infancia, Kronauer dice que aún le encanta dar vuelta a las piedras "solo para ver qué hay arrastrándose debajo".

En un amplio laboratorio en Manhattan, él y sus colegas están analizando la biología, cerebro, genética y comportamiento de una sola especie de hormigas en forma ambiciosa y muy detallada.

Los investigadores han decorado cuidadosamente a mano miles de hormigas invasoras clónicas, Cerapachys biroi, con puntos brillantes de pintura color rosa, azul, rojo y verde limón, un sistema de código de colores que permite a las computadoras dar seguimiento a los movimientos de las hormigas las 24 horas del día; y las hace parecer gomitas de golosina andantes.

Los científicos han manipulado el ADN de estas hormigas, creando lo que Kronauer dice que son las primeras hormigas transgénicas del mundo.

Los investigadores también han identificado las pautas moleculares y neurales que hacen que las hormigas actúen como enfermeras y alimenten a las jóvenes, o que actúen como reinas y se reproduzcan más jóvenes, o funjan como agentes policiales brutales.

Un vínculo con los humanos

"Nuestro objetivo final es tener una comprensión fundamental de cómo funciona un sistema biológico complejo", dijo Kronauer. "Uso a las hormigas como modelo para hacerlo", agregó.

Según lo ve, las hormigas en una colonia son como las células en un organismo multicelular, o como las neuronas en el cerebro: su destino está unido, su labor está sincronizada, el todo es una fuerza emergente que debe ser considerada.

"Pero uno puede manipular a una colonia de hormigas de maneras en que no puede hacerse fácilmente con un cerebro", dijo Kronauer. "Es muy modular, y uno puede separarla y volverla a unir de nuevo".

Aunque las bacterias y las moscas de la fruta han resultado invaluables para abordar interrogantes fundamentales de cómo operan los genes, las hormigas modelo de Kronauer ofrecen a los científicos la oportunidad de explorar, bajo condiciones controladas, el origen y evolución de las sociedades animales.

"Su sistema es increíblemente prometedor para quien quiera estudiar el comportamiento social", dijo Corina Tarnita, profesora asociada de ecología y biología evolutiva en la Universidad de Princeton que ha trabajado con termitas y comunidades microbianas.

Gene Robinson, un experto en abejas melíferas y director de biología genómica en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, dijo: "Las colonias de insectos sociales son el sistema complejo por excelencia, y Daniel ha desarrollado un conjunto de herramientas muy poderoso para abordar grandes interrogantes".

Cada hormiga da una pista

Una clave para el potencial de la hormiga invasora como un caballo de batalla del laboratorio es su adaptabilidad.

Para dar seguimiento a las enredadas madejas de la vida social de las hormigas, los investigadores adoptaron una variedad de enfoques.

Llenan a las hormigas con neuroquímicos radioactivamente etiquetados y verifican dónde en los cerebros de las hormigas las moléculas señalizadas ganan terreno.

Miden los movimientos de las hormigas en fracciones de milímetro conforme los insectos deambulan por redes finamente calibradas trazadas sobre cerámica. Sobrealimentan a las hormigas y las matan de hambre; mezclan y combinan a las hormigas de diversas edades, experiencias de vida y transgenicidad.

El proyecto representa investigación básica en su aspecto más seductivamente cerebral, sin embargo bien podría revelar conocimiento sobre las enfermedades humanas, como por qué las células del cáncer ignoran todas las señales de detenerse emitidas por lo que las rodea, o por qué el cerebro se vuelve contra sí mismo durante la depresión.

Hormigas a medida

Entre las hormigas invasoras clónicas, no hay obreras y reinas permanentemente designadas. En vez de ello, todas las hormigas en una colonia cambian de un papel a otro. Aproximadamente la mitad del tiempo se comportan como obreras, reuniendo comida para las jóvenes; generalmente invadiendo los nidos de otras hormigas y robando sus larvas.

El resto del tiempo, activan su comportamiento de reinas y todos los miembros de la colonia depositan huevecillos juntos.

La combinación inusual de uniformidad genética y conducta extremadamente proteica de las hormigas ofrece una herramienta poderosa para desentrañar el antiguo dilema de la naturaleza contra la crianza, y los investigadores de Kronauer han estado trazando un mapa de la interacción entre los genes y las pautas ambientales para dar forma a comportamientos esenciales como la reproducción y la sociabilidad.

¿Por qué es importante matar a una hormiga que podría reproducirse fuera de temporada cuando esa hormiga es tu gemela genética? Kronauer comparó a las hormigas policías con el sistema inmunológico del cuerpo, y a la hormiga rebelde con el cáncer.

"Una colonia de hormigas enfrenta problemas similares como un organismo multicelular", dijo. "Uno no puede tener componentes que no respondan a las pautas reguladoras y empiecen a reproducirse sin control".



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