Tant en humans com en insectes, la massa corporal exerceix un paper crucial en l'inici de la transició de l'etapa juvenil a l'adulta. Aquest procés es desencadena quan s’assoleix un Pes Crític específic. En el cas dels insectes, aquest Pes Crític impulsa l'inici de la metamorfosi, mentre que en els humans marca l’inici de l'adolescència.

La iniciació de la pubertat en el moment precís és fonamental per al desenvolupament de l'individu, ja que comptar amb reserves energètiques adequades resulta vital per a la reproducció. De la mateixa manera, els insectes necessiten assolir un pes mínim per a desenvolupar amb èxit les estructures adultes i reproduir-se. Tots dos processos estan intrínsecament lligats a la síntesi d'hormones esteroidals. No obstant això, els senyals que connecten la massa corporal amb la pubertat i la metamorfosi continuen sent un enigma.

L'estudi, recentment publicat en PLOS Genetics i liderat per Institut de Biologia Evolutiva (IBE), un centre mixt del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat Pompeu Fabra (UPF), revela els processos moleculars que vinculen la massa corporal amb la producció hormonal, la qual inicia la metamorfosi i la pubertat.

Descoberta la relació entre la massa corporal i la síntesi d'hormones esteroidals

Quan els insectes assoleixen la seva última etapa juvenil i arriben al Pes Crític, s'activa la síntesi d'esteroides, desencadenant així el procés de metamorfosi. No obstant això, es desconeix quins mecanismes provoquen la seva posada en marxa.

Xavier Franch-Marro, investigador principal de l'IBE i coautor de l'estudi, destaca: "Comprendre la connexió entre la massa corporal i la síntesi d'hormones en insectes ens pot proporcionar pistes sobre el control de l'inici de la pubertat, i establir teràpies per a prevenir la pubertat prematura".

Per a resoldre aquest enigma, l'equip de l'IBE va manipular diverses vies de senyalització de l'escarabat de la farina, Tribolium castaneum. Sorprenentment, en inactivar la via de TGFß (de l’anglès Transforming Growth Factor beta), van observar que les larves de l'escarabat, en lloc d'iniciar la metamorfosi, romanien en estat juvenil fins a la seva mort. David Martín, investigador principal de l'IBE i coautor de l'estudi, comenta: "Comparat amb els humans, és com si, sense l'activació d'aquesta via, ens quedéssim en un estat adolescent durant tota la nostra vida sense deixar de créixer".

Escarabat de la farina amb la via de TGFß desactivada: les larves experimenten una prolongació permanent del seu estat juvenil, mantenint-se en aquesta fase durant un període de fins a 80 dies. Crèdit: Xavier Franch i David Martin.

Amb aquests resultats, els investigadors de l'IBE van revelar les vies de senyalització que desencadenen la producció d'esteroides al final de l'etapa juvenil, iniciant la metamorfosi. No obstant això. Quin factor activa aquestes vies en el moment just d'aconseguir el Pes Crític?

Es coneix que en els humans la massa corporal exerceix un paper crucial en l'inici de la transició cap a l'edat adulta. En conseqüència, malalties que afecten el pes corporal, com l'anorèxia o l'obesitat, poden retardar o avançar, respectivament, el començament de l'adolescència. "Hem observat una correlació entre la massa corporal i l'activació d'aquestes vies de senyalització, per la qual cosa ens proposem identificar les proteïnes que s'expressen amb relació al pes corporal", explica Xavier Franch.

Revelada la relació entre la massa corporal i l'inici de la metamorfosi dels insectes

La clau resideix en la miostatina, un factor de creixement que s'origina en els músculs durant el seu desenvolupament i activa les vies de senyalització que desencadenen la metamorfosi quan s'assoleix el Pes Crític.

"Aquest factor actua com a nexe entre la producció d'esteroides i el Pes Crític, avisant al cos que s'ha assolit un pes òptim i que podem iniciar la metamorfosi o l'adolescència, en el nostre cas, amb les reserves energètiques suficients", assenyala David Martín.

"Les vies de senyalització responsables de l'activació de la metamorfosi en insectes són les mateixes que tenim els humans. Per això, aquests resultats podrien contenir les claus sobre el nostre trànsit a l'adolescència i obrir la porta a futures recerques en la salut humana", destaca Xavi Franch.

Article referenciat:  Chafino S, Salvia R, Cruz J, Martín D, Franch-Marro X. TGFß/activin-dependent activation of Torso controls the timing of the metamorphic transition in the red flour beetle Tribolium castaneum. PLOS Genetics. 2023 Nov 27;19(11): e1010897. DOI: 10.1371/journal.pgen.1010897