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Tracing the origin of a social chromosome in the red fire ant

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La base genética de la organización social en la hormiga roja de fuego

La hormiga roja de fuego (Solenopsis invicta) exhibe una compleja innovación fenotípica que está relacionada con la forma en la que se organizan sus sociedades. La variación fenotípica en una especie proporciona una oportunidad única para comprender las circunstancias que favorecen la evolución de rasgos fenotípicos y cómo estos afectan a la eficacia biológica.

Cambio climático y medio ambiente
Investigación fundamental

La transición desde colonias con una única reina a colonias con múltiples reinas en la hormiga roja de fuego y los cambios comportamentales, fisiológicos y morfológicos asociados están relacionados con una modificación estructural significativa que afecta a gran parte de un cromosoma conocido como cromosoma social. Sin embargo, se dispone de muy poca información sobre los cambios moleculares que subyacen a estos procesos en un contexto ecológico. El proyecto SOCIAL CHROMOSOME (Tracing the origin of a social chromosome in the red fire ant) abordó está brecha en el conocimiento mediante la secuenciación del genoma de la hormiga roja de fuego a fin de identificar los mecanismos responsables de la aparición del polimorfismo social en esta especie de hormiga. Los investigadores determinaron el origen y la evolución del cromosoma social combinando análisis estructurales con análisis genéticos y genómicos empleando técnicas ópticas de mapeo génico. Los resultados de estos análisis se emplearon para comparar de manera directa diferentes estructuras genómicas. Estos revelaron que tres especies diferentes de hormiga roja de fuego que exhiben polimorfismo social compartían dos grandes inversiones génicas en la variante no recombinante de un supergén. Un supergén es un conjunto de genes adyacentes en un cromosoma que se heredan de manera conjunta debido a su estrecha asociación física (ligamiento genético) y que están funcionalmente relacionados entre sí desde un punto de vista evolutivo. Las similitudes entre las especies y las variantes del supergén en términos de presencia o ausencia de variantes estructurales sugirió que el cromosoma social evolucionó a partir de un único ancestro común. Mediante datación molecular, se estimó que la divergencia entre ambas formas se produjo hace aproximadamente un millón de años, es decir, mucho antes de lo que previamente se creía. Además, los investigadores volvieron a secuenciar el genoma de ciento sesenta machos haploides pertenecientes a todos los grupos filogenéticos muestreados a fin de crear un árbol filogenético para cada uno de los locus o genes de interés. Los resultados revelaron una alta diferenciación y una gran diversidad genética entre variantes no recombinantes del supergén tanto entre poblaciones como entre especies. Este inesperado nivel de diversidad y diferenciación génica señaló la existencia de niveles altos de conversión genética o recombinaciones ocultas. El trabajo del proyecto SOCIAL CHROMOSOME ayudará a arrojar luz sobre el origen de los dos tipos de organización social en la hormiga roja de fuego. Es más, sus resultados serán de gran utilidad para el estudio de la variación estructural y tienen un especial interés para aquellos científicos que trabajan con organismos no modelo.

Palabras clave

Hormiga roja de fuego, organización social, SOCIAL CHROMOSOME, genoma, polimorfismo, supergén

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