Flora intestinal de avispas de cruzamiento condena
descendencia híbrida.
Ed Yong
18 de julio 2013
Organismos estrechamente relacionados a
menudo se consideran diferentes especies si no pueden producir descendencia
viable por cruzamiento - y en el caso de dos especies de avispas, la barrera
que impide esta union puede estar al menos en parte en la flora intestinal.
Micrografía de Robert M. Brucker
Cadenas montañosas y ríos pueden actuar como
barreras físicas que separan a las especies estrechamente relacionadas, y
evitar que se cruce. Pero los miles de millones de microbios en los intestinos
de un animal pueden tener el mismo papel.
Robert Brucker y Seth Bordenstein, biólogos
de la Universidad de Vanderbilt en Nashville, Tennessee, han descubierto que
las bacterias del intestino de dos especies de avispas diferentes, actúan como
una barrera viva que deja sus caminos evolutivos de la reunificación. Tienen también
diferentes colecciones de microbios intestinales, y cuando los híbridos
desarrollan, un microbioma distorsionada,
causa su muerte prematura.
"Esta es la evidencia más convincente de
que el microbioma evoluciona con los anfitriones durante períodos de tiempo
largos y puede afectar el proceso de especiación", dice Bordenstein. Los
resultados se publican en Science1.
Jürgen Gadau, biólogo evolutivo en la
Universidad Estatal de Arizona en Tempe, dice que el microbioma es sólo uno de
muchos factores que determinan el origen de las especies. "El punto
importante es que los microbios pueden cambiar muy rápidamente", dice -
para que pudieran cumplir muy rápidamente la separación de especies
incipientes. Es lo que está en el interior lo que cuenta
"El microbioma intestinal ha sido
estudiado intensamente desde la perspectiva de la salud, pero muy poco se ha
hecho en su evolución", dice Bordenstein. Otros científicos han demostrado
que el microbioma de diferentes especies divergen de una manera que refleja la relación
evolutiva de sus anfitriones , pero no estaba claro si las bacterias fueron
simplemente reaccionando a los cambios en las dietas de los anfitriones o eran
verdaderamente coevolucionando con ellos.
Brucker y Bordenstein abordaron esta idea estudiando
dos avispas parásitas Nasonia giraulti y Nasonia vitripennis, que depositan sus
huevos en las larvas de otros insectos. Las dos especies divergieron Hace un
millón de años, y todavía se pueden criar a sus hijos en los mismos hosts.
Cuando se reproducen entre ellos, alrededor al 90% de los hijos varones mueren
como larvas.
Los investigadores descubrieron que los
microbios del intestino de las avispas incluyen una bacteria del género
Providencia, y otra especie llamada Proteus mirabilis. Las especies parentales
tenían más Providencia, pero P. mirabilis dominaron en los híbridos. Esto
sugiere que el entrecruzamiento produce cambios perjudiciales para la flora
intestinal, de modo que la microbiota de los insectos ayuda a mantener las dos
especies por separado.
Para confirmar que la diferente flora fue
responsable de la desaparición de los machos, el equipo trató de
"curar" las avispas híbridas de sus microbios intestinales. Idearon
una manera de criar a los huevos de Nasonia en un caldo nutritivo en lugar de
un insecto huésped, y mataron a los microbios en los intestinos de las avispas
con antibióticos.
Esta operación rescató muchos de los híbridos condenados: la
mitad sobrevivió a la fase de pupa. Pero cuando el equipo añadió Providencia y
P. mirabilis para el líquido de la cría de avispas inicialmente libres de
gérmenes, la mayoría de las larvas hibrido murieron como de costumbre.
Los genes y los gérmenes
"Este es un estudio importante y
potencialmente revolucionario", dice Jack Werren, genetista evolutivo de
la Universidad de Rochester en Nueva York. "Se pone de manifiesto que los
problemas en los híbridos pueden deberse no sólo a su estructura genética, sino
a las interacciones entre los genes y microbios asociados." El siguiente
paso, dice, es "determinar qué genes están involucrados en la regulación
de las bacterias, y cómo se altera en los híbridos”.
Brucker y Bordenstein encontraron que el 40%
de los genes inmunes de las avispas son al menos dos veces más activo en los
híbridos normales como en los libres de gérmenes. Sospechan que las
incompatibilidades genéticas entre las especies parentales alteran el sistema
inmunológico de los híbridos y debilitan su capacidad de controlar sus
microbios intestinales. Los insectos terminan con un microbioma inusual, que
los mata. "La analogía más cercana que tenemos es que es como una
enfermedad autoinmune", dice Brucker.
De esta manera, la microbiota de los insectos
ayuda a las dos especies a separarse y, diferenciarse cada vez más, incluso si
comparten la misma área geográfica. Del mismo modo, un estudio anterior mostró
que los microbios intestinales pueden dirigir las preferencias sexuales de las
moscas con microbioma similares, también podrían ayudar a acentuar la división
entre las especies.
"Nunca diría que el microbioma es el
elemento clave en toda la especiación", dice Brucker. Más bien, se siente
que los biólogos deben tener en cuenta tanto el genoma y el microbioma para entender
la evolución animal. "Nuestra comprensión clásica de la especiación sigue
siendo cierto, pero sólo estamos añadiendo un nuevo brazo para eso", dice.
Naturaleza
doi:
10.1038/nature.2013.13408
No hay comentarios:
Publicar un comentario