Las hormigas son conocidas como muy trabajadoras, atendiendo incansablemente a sus tareas asignadas: buscar comida, nutrir larvas, cavar túneles, ordenar el nido. Pero en verdad, algunos son holgazanes totales. Llamados parásitos sociales sin trabajadores, estas raras especies existen solo como reinas y mueren sin trabajadores que las atiendan. Para sobrevivir, las hormigas parásitas se infiltran en una colonia de hormigas estrechamente relacionadas, donde, mientras mantengan su número relativamente bajo, ellas y sus crías se convierten en la clase ociosa de la colonia.
Durante mucho tiempo se pensó que estos insectos decididamente perezosos probablemente desarrollaron sus características de reinas una por una, a través de una serie de mutaciones, en un entorno aislado. Ahora, los científicos del Laboratorio de Evolución y Comportamiento Social de la Universidad Rockefeller, junto con sus colaboradores de la Universidad de Harvard, tienen una nueva teoría. Como informan en Biología actualhan descubierto mutantes parecidos a reinas: hormigas parásitas que aparecían espontáneamente en colonias de hormigas asaltantes clonales, que normalmente no tienen reina.
«Este mutante es como el precursor de otras especies parasitarias», dice Waring Trible, autor principal del estudio. «Es una nueva forma de entender cómo evolucionan las hormigas para convertirse en parásitos sociales».
Profundizar en la genética de estas hormigas únicas podría ser una forma de comprender mejor los mecanismos moleculares detrás de la diferenciación de castas, o cómo una hormiga se convierte en obrera o reina, que aún se desconocen. También podría ayudar a iluminar el desarrollo biológico en los organismos en general.
Ocultos a plena vista
Entre las más de 15.000 especies de hormigas identificadas hay cientos que califican como parásitos sociales. Nacida dentro de una colonia anfitriona, una hormiga parásita dejará la colonia, usará una feromona sexual para atraer a un macho de otra colonia para aparearse y, una vez preñada, se infiltrará en la colonia original o encontrará otra cercana. A menudo usa subterfugios para escabullirse de los guardias de la colonia. La hormiga del champú, por ejemplo, capturará algunas hormigas justo afuera de la entrada de un nido, las lamerá para adquirir el olor químico característico de la colonia y luego se lamerá por todas partes para transferirlo a su propio cuerpo. Envuelta químicamente, puede deslizarse dentro para vivir su vida y reproducir tanto nuevas reinas como machos que se aparean fuera de la colonia. Los machos mueren y las reinas comienzan el ciclo nuevamente.
Debido a su singularidad, han sido estudiados extensamente por biólogos desde Charles Darwin, pero ha habido un punto de fricción en una teoría predominante de su evolución, dice Daniel Kronauer, profesor asociado Stanley S. y Sydney R. Shuman en la Universidad Rockefeller. y jefe de laboratorio. Están estrechamente relacionados con sus anfitriones, pero si tuvieran que adquirir estos rasgos parasitarios con el tiempo, tendrían que aislarse durante la reproducción, de lo contrario, cruzarse con sus anfitriones eliminaría sus rasgos únicos. Pero nadie ha encontrado hormigas de evolución intermedia, unas con algunos rasgos de parásitos sociales pero no otros, en la naturaleza, dice Kronauer.
Cuando las hormigas con forma de reina aparecieron repentinamente entre las hormigas asaltantes clonales en el laboratorio de Kronauer en 2015, Trible, que buscaba investigar los mecanismos genéticos detrás de la diferenciación de castas, se dio cuenta. Debido a que las hormigas asaltantes clonales normalmente no tienen reinas y se reproducen asexualmente, las mutantes parecidas a reinas se destacaron: nacieron con alas, ojos y ovarios más grandes, y cuando eran adultas mostraron una indiferencia general hacia el trabajo.
Pero resultó que no eran nada nuevo: se habían estado escondiendo durante años en densas colonias cuyo número oscurecía su presencia. El análisis genético reveló que habían mutado dentro de la colonia en la que fueron detectadas por primera vez: una comunidad de hormigas por lo demás normales que Kronauer había recolectado en Okinawa, Japón, en 2008, y que aún vivían en el laboratorio. Era una pista de que la historia típica de la invasión de hormigas parásitas podría necesitar un replanteamiento.
Luego, los investigadores realizaron una serie de experimentos y análisis genéticos. Uno de los primeros experimentos fue aislarlos para ver si el fenotipo era hereditario. Debido a que las hormigas asaltantes clonales se reproducen asexualmente, no tenían que preocuparse por cruzarse con otras hormigas.
Los mutantes con forma de reina ponen huevos que se convirtieron en copias de sí mismos. «Sabíamos que teníamos algo genial», dice Kronauer.
También probaron el comportamiento. Los grupos de forrajeo compuestos en su totalidad por mutantes con forma de reina eran la mitad del tamaño de los de las hormigas obreras, y era mucho menos probable que trataran de reclutar a otras hormigas para rastrear comida. Estos comportamientos eran una especie de intermediario entre la diligencia de las hormigas obreras y la dependencia de las reinas, y permitían a las hormigas mutantes evitar los peligros inherentes a abandonar la seguridad de la colonia.
A pesar de poner el doble de huevos que sus anfitriones, las hormigas autorregulan su número de cabezas. Siempre que su número se mantenga por debajo del 25 por ciento de la población anfitriona, les va bien. Más que eso y se meten en problemas. Las reinas necesitan la ayuda de las obreras para liberar sus alas a medida que emergen de las pupas, y si hay demasiadas reinas para que las obreras las cuiden, morirán enredadas en su piel de pupa.
«Parecen tener la capacidad de regular su propia reproducción para no extinguir a su colonia huésped, lo cual es algo muy inteligente para un parásito», dice Trible, un ex miembro del laboratorio de Kronauer que ahora dirige su propio laboratorio en Harvard estudiando estos y otros mutantes. «Esto proporciona a estos mutantes la capacidad de sobrevivir durante largos períodos de tiempo».
La influencia de las hormonas
La secuenciación del genoma completo reveló que las reinas parásitas tienen una mutación en el cromosoma 13, que es estructuralmente similar a los cromosomas que regulan la estructura social de las colonias en otras hormigas. Este cromosoma mutante parece contener un «supergen», un conjunto de genes que trabajan juntos para crear un fenotipo. En este caso, el supergen contiene más de 200 genes individuales, de los cuales un número desproporcionado ayuda en el metabolismo de las hormonas. Estos incluyen genes que codifican las enzimas del citocromo p450, que se requieren para sintetizar hormonas tanto en hormigas como en humanos, y pueden desempeñar un papel en la creación de estos mutantes altamente inusuales. (Esta familia de enzimas puede ser familiar para cualquiera a quien se le haya advertido que no beba jugo de toronja mientras toma ciertos medicamentos porque el jugo inhibe la desintoxicación de las enzimas por parte de las enzimas).
Parece que con esta única mutación, «su forma, la mayor producción de huevos, el comportamiento, todo puede cambiar en un solo paso mutacional», dice Kronauer.
Y si ese es el caso, dice Trible, «sería una forma en que es posible pasar de una hormiga normal a un parásito dentro de una sola especie».
Esa idea, que dos formas muy diferentes de un animal pueden surgir en una sola especie, llega al corazón del misterio de las castas de hormigas. Debido a que los parásitos sociales sin trabajadores surgen de un tipo muy específico de mutación que afecta el desarrollo de las castas de hormigas, el estudio de los mutantes similares a reinas tiene el potencial de revelar información sobre los mecanismos moleculares aún desconocidos que permiten que las larvas de hormigas desarrollen morfologías de castas distintas. «Proporciona un marco muy completo en el que estudiar su evolución», dice Kronauer.
El tamaño importa
Los hallazgos también podrían conducir a una mayor investigación sobre un importante proceso de desarrollo conocido como escalamiento alométrico que ocurre en todos los animales, incluidos los humanos, dice Trible. La escala alométrica mantiene los tejidos de un organismo proporcionales a su tamaño corporal a medida que crece.
Se desconocen sus mecanismos, pero comprenderlos probablemente tenga relevancia para muchos aspectos de la biología humana, incluidas las enfermedades, dice Trible. Quizás los mutantes parecidos a reinas puedan proporcionar una nueva vía de investigación. «No tenemos buenos ejemplos de mutaciones en moscas de la fruta o ratones o trastornos genéticos humanos que rompan la escala alométrica de una manera tan dramática», dice. «Creemos que este mutante parecido a una reina será una herramienta poderosa para comprender el desarrollo de castas y, a su vez, el desarrollo de castas es un modelo ideal para investigar estas preguntas más importantes sobre cómo funciona la escala alométrica».
