El Vitral de La Ciencia

EL ENVEJECIMIENTO: LOS QUE NOS PUEDEN ENSEÑAR LAS HORMIGAS Y LAS ABEJAS

Un trabajador de la hormiga saltarina india ( Harpegnathos saltator) atiende la cría. Cuando los miembros de esta especie ponen huevos, sus cerebros desarrollan un 40% más de un tipo de célula protectora llamada glía envolvente, hallaron los investigadores. DAN SIMOLA / BERG LAB / UNIVERSIDAD DE PENSILVANIA

EL ENVEJECIMIENTO, O SENESCENCIA, es una pérdida progresiva de función y rendimiento con el tiempo. Agota la capacidad del individuo para resistir el estrés, combatir enfermedades, curar heridas o aprender nuevas habilidades. Pero, ¿debemos envejecer? ¿Por qué los organismos no evolucionaron para mantener su vigor juvenil hasta que están a punto de morir?

De manera bastante contradictoria, los científicos argumentan que el envejecimiento es el resultado de la selección natural, que favorece a los genes que ayudan a un organismo a sobrevivir hasta la edad reproductiva. Una vez que el individuo ha producido descendencia, la selección para la supervivencia se debilita, lo que abre la puerta para que se acumulen efectos genéticos nocivos. El envejecimiento comienza.

Los científicos han sugerido que los organismos que viven en entornos más precarios, por ejemplo, los que están repletos de depredadores o competidores, experimentan una mayor selección para sobrevivir y reproducirse temprano en la vida, a costa de un envejecimiento más rápido más adelante. Esta llamada «hipótesis de mortalidad extrínseca» se utiliza a menudo para explicar por qué los animales que vuelan, viven bajo tierra o son venenosos y, como resultado, enfrentan menos amenazas, también parecen vivir más tiempo y, presumiblemente, envejecer con menor rapidez. Piense en los murciélagos, que viven mucho más tiempo que otros mamíferos de tamaño similar.

En la década de 1990, Keller se dio cuenta de que los insectos sociales ofrecían «una forma interesante» de probar la hipótesis de la mortalidad extrínseca, dice. Instaladas de forma segura en sus nidos y custodiadas por una legión de obreras, se supone que las reinas de las hormigas enfrentan un riesgo mucho menor de depredación y enfermedad, y por lo tanto de morir, que los insectos que viven una vida solitaria.

Keller y su colega de Lausana, Michel Genoud, recopilaron registros de vida de reinas en 61 especies de hormigas, termitas y abejas melíferas, y las compararon con adultos de 81 especies de insectos solitarios. En promedio, las  reinas viven de 5 a 11 años , mientras que los insectos solitarios viven solo meses, informaron en un artículo de 1997. Todo fue como predijo la hipótesis, y el artículo dio inicio a la investigación sobre el envejecimiento de los insectos sociales.

A PESAR DE LOS DESAFÍOS, los científicos están comenzando a relacionar los patrones de envejecimiento de los insectos sociales con las moléculas subyacentes. Una rareza que están investigando es el vínculo entre reproducción y longevidad.

La bióloga Gro Amdam, que estudia el envejecimiento de las abejas en la Universidad Noruega de Ciencias de la Vida y la Universidad Estatal de Arizona en Tempe y otros investigadores de insectos sociales, este mes publicaron una gran cantidad de hallazgos en un número temático sobre envejecimiento y socialidad en Philosophical Transactions of the Royal Society B, dicen que prometen nuevas formas de entender el envejecimiento. Una razón es que muchos insectos sociales viven mucho más tiempo que los organismos modelo más populares. Las reinas de las abejas melíferas viven hasta 5 años y las reinas de termitas y hormigas más de 20.  Drosophila, por el contrario, tiene una vida útil de 13 semanas como máximo, y C. elegans de apenas 18 días. “Si quieres saber cómo morir rápidamente, trabaja en Drosophila”, bromea el biólogo evolutivo Laurent Keller, que estudia el envejecimiento de las hormigas en la Universidad de Lausana.

(GRÁFICO) N. DESAI / SCIENCE ; (DATOS) L. KELLER Y M. GENOUD, NATURE , 389 , 958 (1997); KORB Y COL. , PHIL. TRANS. R. SOC. B , 376 (2021); KRAMER Y COL. , GERONTOLOGÍA EXPERIMENTAL , 85 , 18, (2016); OETTLER Y COL. , CURRENT OPINION IN INSECT SCIENCE , 16 , 58, (2016); THORNE Y COL. , JOURNAL OF ANIMAL ECOLOGY , 71 , 1030, (2002); PEETERS Y COL. , INSECTES SOC. , 47 , 325 (2000)

Aún más intrigante es el hecho de que el envejecimiento de los insectos sociales es plástico y cambia con el contexto social. Pocos insectos sociales son tan homogéneos como las hormigas clonales, pero en la mayoría, las reinas y las obreras tienen genomas muy similares, porque todos los miembros de la colonia son descendientes de una o varias reinas. Sin embargo, mientras que las reinas parecen mantenerse jóvenes a lo largo de sus largas vidas, las trabajadoras envejecen y mueren rápido. Y dentro de una colonia, el trabajo de un trabajador determina su vida útil, aunque en general todos los trabajadores son hermanos. Los científicos pueden acelerar, ralentizar o incluso revertir el envejecimiento de las hormigas y las abejas simplemente haciendo que se apareen o cambiando sus tareas.

En la mayoría de los animales, la alta fecundidad viene casi universalmente con un agotamiento rápido; El ciervo rojo, por ejemplo, envejece más rápido si se reproduce temprano. Pero las reinas de los insectos sociales se oponen a la tendencia: la reproducción alarga su vida útil en lugar de cortarla. Por ejemplo, un estudio de 2005 realizado por el equipo de Heinze encontró que las reinas C. obscurior que se aparearon tenían un 44% más de vida que las reinas vírgenes (26 semanas frente a 18). Y eso a pesar del frenético estilo de vida de estas reinas apareadas: pusieron hasta cinco veces más huevos, y a un ritmo más rápido, que las reinas que no se aparearon o se aparearon con machos estériles.

Otros científicos han descubierto que la procreación también extiende la esperanza de vida de las reinas de otras especies de hormigas, las reinas de las abejas melíferas y las reinas y reyes de las termitas. En especies donde también se puede reproducir un número limitado de obreras en una colonia, como las hormigas P. punctata que estudia Bernadou, las que se reproducen también viven más tiempo.

Los cerebros de los insectos sociales también parecen beneficiarse del sexo. Cuando las  hormigas Harpegnathos saltator  , también conocidas como hormigas saltarinas indias, ponen huevos,  su cerebro desarrolla un 40% más de un tipo de célula protectora  llamada glía envolvente, informó Lihong Sheng, un postdoctorado en el laboratorio de Bonasio, en agosto de 2020. tipos está asociado con el envejecimiento en las moscas y la pérdida de la cognición en los ratones. «Si sabemos lo que usan las hormigas para controlar la cantidad de [glía envolvente] en el cerebro», dice Bonasio, podría apuntar a mecanismos similares en moscas, ratones y «tal vez en humanos» (Bonasio ahora está estudiando el fenómeno en moscas Drosophila; las hormigas “nos mostraron el camino, pero una vez que sepa cuál es el camino, prefiero hacer el experimento en Drosophila … porque es más fácil”, dice.)

El trabajo de un trabajador también puede retrasar o acelerar su envejecimiento. Las abejas obreras, por ejemplo, comienzan como abejas nodrizas que permanecen en la colmena y atienden a la cría y la reina. Aproximadamente a las 3 semanas de vida, se convierten en recolectores que vuelan para recolectar alimentos. Varios estudios muestran que las abejas nodrizas no envejecen, pero las recolectoras lo hacen rápidamente, disminuyendo el rendimiento de vuelo, la inmunidad y el aprendizaje.

Sorprendentemente, ese proceso se puede revertir. Cuando una colmena necesita más abejas nodrizas, las recolectoras pueden volver a sus roles anteriores. Cuando Amdam sacó a las abejas nodrizas de las colmenas, las recolectoras se vieron obligadas a volver a sus roles anteriores y también recuperaron sus rasgos juveniles. Estas abejas nodrizas revertidas producen más células que «eliminan los patógenos», dice Amdam. También recuperan altos niveles de vitelogenina, “una especie de proteína multipropósito de cuchillo suizo” que regula los roles cambiantes de una abeja a lo largo de su vida y disminuye a medida que los insectos envejecen. Ella ha descubierto que las abejas nodrizas revertidas aprenden más rápido que las recolectoras de la misma edad y que sus cerebros tienen más proteínas asociadas con la capacidad de recuperación y reparación del estrés celular.

Estos cambios de trabajo en las abejas no solo significan una nueva línea de trabajo; también aportan un conjunto diferente de interacciones con otros miembros de la colonia. Amdam cree que la vida social de una abeja juega un papel importante en su longevidad. También se sabe que el contacto social afecta la salud mental y fisiológica humana, y la soledad ha sido identificada como un factor de riesgo para el deterioro cognitivo, una similitud provocativa. Aunque los científicos aún tienen que determinar cómo la sociabilidad puede afectar la vida útil de los insectos a nivel molecular, «ciertamente tiene la atención de la gente», dice Amdam.

FUENTE: Yao-Hua Law. Plants & Animals. 2021. doi:10.1126/science.abi6862

Contact Us