La diversidad genética es esencial para la supervivencia de una especie. Es bastante fácil de mantener si una especie se reproduce sexualmente; un óvulo y un espermatozoide combinan material genético de dos criaturas en uno, formando una descendencia genómicamente robusta con dos versiones distintas del genoma de la especie.
Sin esa combinación de diferentes composiciones genéticas, las especies que se reproducen asexualmente suelen sufrir una falta de diversidad que puede condenarlas a una estancia limitada en la Tierra. Uno de esos animales debería ser la hormiga asaltante clonal, que produce hija tras hija genéticamente idéntica directamente a partir de un óvulo no fertilizado mediante partenogénesis, un método de reproducción asexual en el que la descendencia hereda dos conjuntos de cromosomas genéticamente idénticos de su madre.
Con el tiempo, la herencia aleatoria de estos cromosomas en repetidas repeticiones debería conducir a una pérdida catastrófica de la distinción genética y al eventual colapso de la especie. Y, sin embargo, este insecto ciego y sin reina, originario de Bangladesh y que ahora se encuentra en entornos tropicales de todo el mundo, parece estar sobreviviendo bien. ¿Cómo es eso posible?
Como descubrieron recientemente investigadores de la Universidad Rockefeller, la hormiga asaltante clonal no juega cuando se trata de transmitir sus genes. En cambio, garantiza que la descendencia herede dos versiones distintas de su genoma completo, preservando en gran medida la diversidad genética presente en el antiguo fundador de cada línea clonal.
En teoría, esto no debería funcionar: se cree que los cromosomas se mezclan aleatoriamente durante la meiosis, el tipo de división celular utilizada para producir espermatozoides y óvulos durante la reproducción en todos los animales, plantas y hongos. Sin embargo, en este animal, el proceso parece ser todo menos aleatorio, como informaron en Nature Ecology & Evolution.
“Creemos que hemos descubierto cómo las hormigas clonales asaltantes están evitando la pérdida de diversidad genética que de otro modo resulta rutinariamente de la partenogénesis”, dice el primer autor Kip Lacy, miembro graduado del Laboratorio de Evolución y Comportamiento Social, dirigido por Daniel Kronauer. “Quizás esta diversidad permita la supervivencia de la especie”.
Enigmas asexuales
Las especies partenogenéticas son raras pero se encuentran entre una variedad de formas de vida, incluidos reptiles, anfibios, nematodos, peces y aves. Sus posibilidades de existencia a largo plazo son escasas. “Las especies puramente asexuales tienden a extinguirse bastante rápido”, dice Lacy.
“La reproducción clonal es una especie de vía de sentido único hacia el deterioro”, añade Kronauer. “Cada vez que hay una mutación levemente perjudicial, no se puede eliminar del genoma, que simplemente acumulará más mutaciones con el tiempo”.
El problema comienza con dos desafíos que las especies asexuales deben superar a nivel celular. La primera es que necesitan producir genomas diploides, que contienen dos juegos de cromosomas, para transmitirlos a su descendencia.
“Pero si eres una hormiga asaltante clonal”, señala Lacy, “no hay espermatozoides involucrados en la reproducción, entonces, ¿de dónde vas a conseguir un juego extra de cromosomas?”
La segunda es que la descendencia debe tener una composición genética que sea compatible con el desarrollo y la reproducción, de la que carecen muchas especies asexuales, cargadas con dos juegos de cromosomas genéticamente idénticos. Lacy se interesó en la partenogénesis durante sus estudios de maestría en la Universidad de Georgia mientras estudiaba la hormiga de fuego tropical, algunas de las cuales producen reinas asexualmente. Como descubrió, estas hormigas habían perdido casi por completo su diversidad genética. Cuando se unió al laboratorio de Kronauer en 2019, buscó descubrir cómo la hormiga asaltante clonal puede evitar tales trampas.
Madres e hijas
Durante la meiosis, los cromosomas se separan y se recombinan, dando como resultado nuevas combinaciones de copias de genes. Después de que ocurren estos llamados eventos de cruce, los cromosomas se mezclan aleatoriamente a través de divisiones celulares.
En la reproducción partenogenética, una línea clonal se basa en dos conjuntos cromosómicos idénticos, “por lo que se espera perder mucha diversidad durante cada ciclo”, dice Kronauer. Es como diluir la sopa genética.
Para comprender por qué esto puede no ser cierto para las hormigas asaltantes clonales, los investigadores se centraron en pares de hormigas madre-hija y hermana-hermana. Para asegurarse de que tuvieran verdaderos dúos familiares, rastrearon hormigas transgénicas que emiten fluorescencia roja cuando se ven a través de un microscopio, un método innovador de manipulación genética desarrollado en el laboratorio de Kronauer por el investigador Taylor Hart. Estas parejas eran los únicos animales en sus colonias que brillaban.
Utilizando secuenciación genética de lectura vinculada, que permite la reconstrucción de secuencias cromosómicas completas, descubrieron que no se perdía diversidad genética de madre a hija. Sin embargo, los genomas de la hija mostraron evidencia de cruces. En total, documentaron 144 eventos de cruce y sólo uno mostró una pérdida de diversidad genética.
“Esto se debe a que los cromosomas que se han recombinado entre sí siempre se heredan juntos”, dice Lacy. “Esta coherencia podría explicar cómo esta especie continúa sobreviviendo. En las hormigas asaltantes clonales, es un 800% más probable que ocurra de lo que se esperaría de una tirada aleatoria de dados genéticos”.
Una nueva táctica
Según Kronauer, esta estrategia para conservar la diversidad genética nunca antes se había documentado. Su existencia sugiere que puede haber más formas de sortear la herencia genética aleatoria de las que creíamos. Una desviación bien conocida de la herencia aleatoria, por ejemplo, es cuando los genes “egoístas” promueven su propia propagación sobre otros genes, esencialmente manipulando el juego a su favor.
Pero esta desviación no puede explicar la reproducción clonal de las hormigas asaltantes, que es “desinteresada” porque ningún gen tiene ventaja; todas las copias de genes se heredan conjuntamente. Se desconoce si esta estrategia de herencia desinteresada ocurre en otros animales, incluidas las especies que se reproducen sexualmente.
Este hallazgo resalta la utilidad de estudiar especies con una biología reproductiva inusual, dice Lacy: “Si no hubiéramos estudiado estas hormigas asexuales, es posible que nunca hubiéramos aprendido sobre este modo de reproducción”.
Fuente: Phys.org.
