El inicio de la metamorfosis depende solo de un gen
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El inicio de la metamorfosis depende solo de un gen
Un equipo de investigación del Instituto de Biología Evolutiva (IBE) ha identificado el gen responsable de iniciar la metamorfosis de los insectos.
El gen implicado, el E93, era conocido por promover la formación de las estructuras adultas durante la metamorfosis, pero se desconocía que era el único imprescindible para iniciar este proceso.
Publicado en Cell Reports, el estudio confirma que la expresión de E93 puede iniciar la metamorfosis del insecto incluso cuando este todavía no ha llegado a las etapas finales de su crecimiento.
El paso de la juventud a la etapa adulta es crucial para el desarrollo y reproducción de todas las especies. En el caso de los humanos, el final de la infancia da paso a la pubertad, una etapa en que aparecen los caracteres sexuales y que culmina con la maduración de los órganos sexuales, y es seguido por la adolescencia, periodo en que se completa el desarrollo del organismo adulto.
Los insectos realizan su transformación de larva a adulto a través de la metamorfosis. Para la mayoría, este proceso requiere adoptar un estadio intermedio, denominado pupa, similar a nuestra adolescencia. Cuando la larva llega a una medida mínima, la hormona juvenil - que regula la fase larva de los insectos - desaparece y se expresa el factor E93, que se mantiene durante toda la metamorfosis.
Durante mucho tiempo, se pensaba que la desaparición de la hormona juvenil era la responsable de que la larva empezara la metamorfosis. Ahora, investigadores del Instituto de Biología Evolutiva (IBE), un centro mixto del CSIC y de la Universitat Pompeu Fabra, han descubierto que es la expresión del gen E93 la responsable de iniciar el paso de la forma juvenil a la forma adulta de los insectos.
El equipo de investigación ya había propuesto el gen E93 como responsable de la metamorfosis en un estudio anterior, pero no ha sido hasta ahora cuando ha descubierto que este gen es también el que inicia el proceso de cambio. "Cuando la larva llega a los últimos estadios de la juventud, se observa una bajada en los niveles de la hormona juvenil y un incremento del factor E93 justamente cuando empieza la metamorfosis", comenta David Martín, investigador principal del IBE y co-responsable del estudio, junto con Xavier Franch (también investigador principal del IBE). "La coincidencia de estos dos acontecimientos hacía difícil saber cual de los dos factores era esencial para inducir la metamorfosis. Ahora, hemos salido de dudas: si no hay expresión del gen E93, no hay metamorfosis", añade.
Esta observación supone un cambio en el paradigma clásico, centrado en la caracterización de los factores que mantienen los insectos en su forma juvenil, como lo es la hormona homónima, para entender cómo sucede la metamorfosis. "Podríamos decir que la hormona juvenil se encarga de propiciar una situación óptima de medida y madurez antes de que empiece la metamorfosis. Ahora bien, es el factor E93 el responsable de activar todos los dramáticos cambios que transforman la larva en el insecto adulto", comenta Silvia Chafino, investigadora post-doctoral del grupo de Martin y Franch y primera autora del estudio.
El gen E93 está conservado en muchas especies de insectos, incluso en algunos que exhiben un ciclo de metamorfosis diferente. En los humanos, este gen también existe, y está relacionado con la regulación de algunas hormonas sexuales. "Las observaciones que se pueden hacer en un gen tan conservado evolutivamente hablando pueden tener repercusión en otras muchas especies", especula Xavier Franch. El gen E93, o más bien la ausencia de su expresión, podría pues estar relacionado con la extensión de la juventud, no permitiendo a los tejidos y órganos entrar en la adultez o manteniendo características juveniles, como una mayor plasticidad y capacidad de regeneración celular.
Artículo de referencia: Upregulation of E93 Gene Expression Acts as the Trigger for Metamorphosis Independently of the Threshold Size in the Beetle Tribolium castaneum; Chafino S, Ureña E, Casanova J, Casacuberta E, Franch-Marro X, Martín D. Cell Rep. 2019 Apr 23;27(4):1039-1049.e2. doi: 10.1016/j.celrep.2019.03.094.