Estudio de los efectos de la reproducción de las hormigas en la evolución genómica
Las hormigas son haplodiploides. Los machos se desarrollan a partir de huevos no fertilizados, mientras que las hembras y las reinas lo hacen de huevos fertilizados, pero algunas especies de hormigas se ajustan a un sistema de «reproducción doble clonal». Todas las trabajadoras de estas colonias de hormigas son híbridos, pero no así las hormigas reproductivas: las nuevas reinas reproductoras son clones de su madre y los machos reproductivos son clones de su padre. Esto significa que los genomas de la reina y los machos evolucionan por separado y solo se entremezclan para producir trabajadoras estériles. El proyecto financiado con fondos europeos MELCA estudió este sistema raro para conocer con mayor detalle su prevalencia, determinar cuándo surgió e investigar sus consecuencias para la evolución del genoma. Su objeto de estudio fue la hormiga «Paratrechina longicornis», una plaga común y unas de las hormigas más prevalentes a escala mundial. «Nuestro trabajo aporta información adicional sobre cómo el sistema reproductivo doble clonal funciona en esta especie. Permite fundamentar el conocimiento sobre la relación entre la evolución molecular del genoma y el modo de reproducción sexual», afirma Hugo Darras, del Departamento de Ecología y Evolución de la Universidad de Lausana e investigador principal del proyecto MELCA. La investigación, financiada con el apoyo del programa de Acciones Marie Skłodowska-Curie, generó dos descubrimientos sorprendentes. «Nuestros resultados apuntan a que el intercambio genético entre reinas y machos se ha dejado de producir en “Paratrechina longicornis”. Los genes de la reina y el macho se unifican solo en trabajadoras no reproductoras. Calculamos que los dos sexos clonales se separaron hace más de un millón de años».
Huevos y genomas
«La producción de trabajadoras estériles mediante reproducción sexual es una característica común en las hormigas. Lo que destaca de esta especie es que las reinas se producen mediante un modo de reproducción distinto al de las trabajadoras. Presentan, por tanto, una dotación genética distinta», explica Darras. En la mayoría de las especies de hormigas, los huevos diploides (fertilizados) pueden desarrollarse en reinas o trabajadoras en función de factores ambientales. En «Paratrechina longicornis», el destino de un huevo diploide está determinado por su genotipo. Los huevos no fertilizados contienen solo material genético materno y generarán reinas. Por otro lado, los huevos producidos por reproducción sexual portan genomas de la reina y el macho y se convertirán en trabajadoras. El mecanismo genético responsable de esta fuerte asociación entre casta femenina y genotipo es todavía un misterio», confirma Darras.
A elección de la reina
Este sistema reproductivo doble clonal ofrece a las reinas de «Paratrechina longicornis» la capacidad de utilizar reproducción sexual y asexual para la producción de reinas y trabajadoras estériles. «El uso de reproducción asexual permite a la reina aprovechar al máximo la tasa de transmisión de sus genes a sus hijas reproductivas. Al mismo tiempo, la reproducción sexual mantiene la diversidad genética entre las trabajadoras, lo cual mejora el rendimiento de la colonia», explica Darras. La hibridación entre linajes de reina y macho divergentes produce trabajadoras con grados elevados de heterocigosidad. Esto significa que tienen dos alelos, lo cual evita consanguinidad incluso en poblaciones pequeñas. «La ausencia de consanguinidad podría ser uno de los principales factores que explican por qué “Paratrechina longicornis” se ha convertido en una de las hormigas más comunes en todo el planeta», confiesa Darras. Los resultados del equipo apuntan a que los genomas de las reinas y los machos de «Paratrechina longicornis» no se recombinan, lo cual implica que los genomas están evolucionando hacia entidades distintas. Aprovecharemos este sistema inusual para estudiar cómo la selección conforma la evolución de los genes involucrados en las diferencias sexuales», concluye Darras.
Palabras clave
MELCA, hormigas, reproducción, doble clonal, sistema, genoma, reina, trabajador
