La forma del ala de un saltamontes controlada por dos receptores de insulina

La forma del ala de un saltamontes controlada por dos receptores de insulina

18 de marzo de 2015 <img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/nilaparvata-lugens.jpg"

Las formas de ala corta (izquierda) y ala larga (derecha) de la saltamontes marrón migratoria (Nilaparvata lugens). La forma de alas cortas puede aprovechar al máximo los recursos locales para reproducirse, mientras que la forma de alas largas puede migrar para escapar de condiciones adversas, a un costo para su capacidad reproductiva.

Por Vanesa Campos

La insulina, la hormona que controla la glucosa en la sangre en los seres humanos, también es producida por los insectos y, según un estudio publicado en Nature, dos receptores de insulina diferentes transmiten señales que permiten a algunos insectos predecir sus futuros entornos y desarrollar alas funcionalmente apropiadas.

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<Algunos insectos larvales tienen la difícil tarea de predecir el ambiente en el que vivirán cuando sean adultos. Por ejemplo, si los recursos son abundantes, la saltamontes marrón migratoria (Nilaparvata lugens) probablemente crecerá hasta ser un adulto de alas cortas con la capacidad de producir muchas crías. Sin embargo, si los recursos son escasos y las condiciones son malas, la larva se convertirá en un adulto de alas largas que es más capaz de volar para escapar de condiciones adversas - a un costo para su capacidad reproductiva.

La forma de las alas no está determinada genéticamente. En cambio, es inducida por señales ambientales como la temperatura, la nutrición o el hacinamiento, que son buenos predictores de la disponibilidad de recursos. Esta capacidad de producir dos formas de ala alternativas, dependiendo de las señales ambientales, se llama polifenismo, y algunos de los polifenismos más comunes en los insectos son estacionales (formas de verano e invierno). Pero el mecanismo molecular y de desarrollo por el cual estos insectos larvales predicen sus futuros ambientes y desarrollan alas adecuadas ha sido un misterio hasta ahora.

En el nuevo estudio Naturaleza, los autores muestran que la señalización de la insulina - una vía de señalización celular que regula el crecimiento, y que está presente en los animales desde los gusanos y las moscas hasta los humanos - controla si el saltamontes desarrollará alas largas o cortas. El cerebro responde a las señales ambientales secretando insulina, que a su vez activa dos receptores de insulina diferentes en las alas.

"Lo que resulta tan elegante de este trabajo es que proporciona una comprensión mecánica, inusualmente detallada, de los procesos genéticos del desarrollo que integran las condiciones ambientales en los componentes críticos del desarrollo posbronico, permitiendo que en el proceso surjan fenotipos alternativos, pero sin embargo totalmente integrados y adaptables", dijo el Dr. Armin Moczek, profesor de biología de la Universidad de Indiana en Bloomington, que no participó en el estudio.

El estudio muestra que los saltamontes tienen dos receptores de insulina diferentes. El primero (InR1) activa la principal vía de señalización de la insulina y conduce al desarrollo de adultos con alas largas. El segundo receptor (InR2) se une al primero e inhibe su desarrollo, lo que conduce a adultos de alas cortas.

"Hasta ahora se pensaba generalmente que los insectos tenían un solo receptor de insulina funcional", dijo el Dr. H. Frederik Nijhout, profesor de biología de la Universidad de Duke y coautor del estudio. "Este trabajo muestra que en los saltamontes hay al menos dos receptores de insulina que producen efectos morfológicos muy diferentes"

Para demostrar cómo la insulina controla el cambio en las formas de las alas, los investigadores utilizaron una herramienta llamada ARN de interferencia (ARNi) para bloquear la expresión de los genes receptores de insulina en los saltamontes juveniles. Al introducir moléculas de ARN en la célula, los científicos pudieron interferir con la expresión de los genes receptores de insulina, lo que impidió que las células produjeran el primer o el segundo receptor de insulina, y observaron las alas resultantes de los adultos.

Bloquear la expresión del segundo receptor de insulina produjo adultos con alas largas. En cambio, el bloqueo del primer receptor de insulina produjo adultos de alas cortas. La morfología de alas largas es la forma adulta por defecto, pero si se activa, el segundo receptor se une e inhibe al primero, lo que lleva a los adultos de alas cortas.

Para explorar más a fondo cómo interactúan estos dos receptores, los investigadores utilizaron un ensayo de inmunoprecipitación, que utiliza anticuerpos que reconocen específicamente los receptores. Los anticuerpos se marcan con un marcador que se puede detectar fácilmente en el laboratorio, lo que permite a los científicos ver que los dos receptores se unen físicamente entre sí.

"Este trabajo proporciona la comprensión más detallada de los mecanismos moleculares que subyacen a un rasgo polifénico en cualquier animal hasta la fecha", explicó la Dra. Christen Mirth, bióloga de insectos y líder del grupo en el Instituto Gulbenkian de Ciencia en Portugal, que no participó en el estudio. "Específicamente, el trabajo descubre un mecanismo previamente desconocido por el cual el tipo de receptor de insulina expresado dirige el desarrollo de los órganos a lo largo de una de dos vías alternativas. "

-Lea más at:

- Dos receptores de insulina determinan morfologías alares alternativas en saltamontes

Vanesa Campos está entrenada como fisióloga de insectos y ahora es una escritora científica independiente en Washington, DC. Encuéntrala en Twitter en @vcallier o en su sitio web en https://vivianecallier.wordpress.com.

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