El complejo sistema de castas de las hormigas puede estar controlado en parte por la versión de los insectos de la barrera hematoencefálica, un guardián que sólo permite que ciertas sustancias entren al cerebro, revela un nuevo estudio. Un hormiguero es una comunidad de insectos meticulosamente organizada, con claras divisiones del trabajo para garantizar un funcionamiento sin problemas. Mientras la reina pone huevos, las hormigas obreras buscan comida o protegen el nido como soldados, y las hormonas de las hormigas, incluida una llamada “hormona juvenil”, dictan el papel que desempeña cada hormiga.
Sin embargo, los controles moleculares subyacentes que regulan estas hormonas para dar forma al comportamiento social no se han comprendido bien. Ahora, un estudio reciente ha demostrado que la barrera hematoencefálica (BHE), el filtro que protege al cerebro de sustancias innecesarias o potencialmente dañinas, desempeña un papel en este proceso. Los hallazgos, publicados el 7 de septiembre en la revista Cell, indican que la hormiga BBB regula los niveles hormonales que ingresan al cerebro, influyendo así en el papel de las hormigas obreras en la colonia.
En el estudio, los investigadores se propusieron comprender la base de las diferencias de comportamiento entre las hormigas recolectoras y las soldado. Investigaron qué genes y proteínas se expresaban de manera diferente entre estas dos clases de hormigas carpinteras obreras de Florida (Camponotus floridanus). Descubrieron que una enzima que descompone la hormona juvenil, llamada hormona juvenil esterasa, estaba presente sólo en las células que forman la BHE de las hormigas. Su análisis reveló que las hormigas soldado tenían niveles más altos de hormona juvenil esterasa que las recolectoras y, por lo tanto, menos hormona llegaba al cerebro de los soldados.
Cuando los investigadores inyectaron hormona juvenil directamente en el cerebro de las hormigas soldado, sin pasar por la BHE, las hormigas abandonaron su papel mercenario y comenzaron a buscar comida. Las hormigas mostraron un cambio similar en el comportamiento social cuando los investigadores redujeron su suministro de hormona juvenil esterasa manipulando el gen que la produce. Sin una enzima que la descompusiera, la hormona juvenil llegó al cerebro de las hormigas y reprogramó su comportamiento.
Estudios anteriores habían informado que la BHE puede regular los niveles hormonales en el cerebro de los insectos, dijo a Live Science el coautor del estudio, Karl Glastad, investigador de la Universidad de Pensilvania, en un correo electrónico.
“Sin embargo, el hecho de que la barrera hematoencefálica de las hormigas regulara dinámicamente la hormona juvenil entre estos dos tipos de trabajadores de una manera que controlara un comportamiento tan importante fue definitivamente sorprendente para nosotros”, dijo.
“Que el acceso de la hormona juvenil al cerebro esté regulado tan estrechamente al nivel de la barrera hematoencefálica es un hallazgo realmente interesante”, dijo a Live Science Daniel Kronauer, biólogo evolutivo de la Universidad Rockefeller que no participó en el estudio en un correo electrónico.
Para ver si la enzima afectaría a un insecto socialmente menos complejo, el equipo de investigación realizó experimentos con moscas de la fruta (Drosophila melanogaster). La activación del gen de la hormona juvenil esterasa en la BHE de la mosca desencadenó cambios de comportamiento similares a los observados en las hormigas: las moscas genéticamente modificadas pasaron menos tiempo buscando comida que sus pares no modificados.
Comprender qué factores controlan la cantidad de hormona juvenil esterasa que termina en la BHE de una hormiga requiere más trabajo, dijo Glastad. Pero estos hallazgos resaltan un papel poco apreciado de la BHE en los insectos. Es más que un tamiz pasivo: es un componente activo de todo un circuito conductual, afirmó.
Para explorar si otros animales utilizan mecanismos similares para controlar qué hormonas ingresan al cerebro, los investigadores analizaron datos publicados de otros laboratorios. Descubrieron que algunas enzimas que degradan hormonas también están presentes en las células del ratón BHE. No se han encontrado enzimas similares en la BHE humana, pero la estructura controla las hormonas de otras maneras.
“Sería extremadamente sorprendente para mí si otros mecanismos similares evolucionados independientemente no existieran en otros organismos”, dijo Glastad.
Aunque Kronauer dijo que era cauteloso a la hora de extender los hallazgos de los insectos a los mamíferos, reconoció la posibilidad de que la BHE de los mamíferos pueda tener sistemas similares que regulan los niveles hormonales en el cerebro al descomponer las moléculas.
“Pero eso requerirá más trabajo experimental para resolverlo”, dijo.
Fuente: Live Science.
