En un estudio revolucionario, científicos han transferido exitosamente un comportamiento de cortejo de una especie a otra, logrando que el receptor realice este acto completamente extraño como si fuera propio. Aunque los genes han sido intercambiados entre especies para influir en rasgos, nunca antes se había transferido genéticamente un comportamiento totalmente desconocido a un animal diferente.
La hazaña genética que cambió el cortejo
Investigadores de la Universidad de Nagoya lograron esta notable proeza manipulando un solo gen para crear nuevas conexiones neuronales y transferir comportamiento entre dos moscas de la fruta distintas: Drosophila subobscura y D. melanogaster. Aunque ambas especies pertenecen a la familia Drosophilidae, tienen circuitos neuronales distintos que impulsan comportamientos de apareamiento muy diferentes.
Este logro es la culminación de casi una década de trabajo por varios miembros del equipo japonés, incluido el coautor principal Ryoya Tanaka, quien en 2017 lideró un estudio mapeando y comparando los circuitos de apareamiento de las dos especies de moscas: D. melanogaster, que corteja cantando, y D. subobscura, que regurgita comida como gesto romántico («dar regalos»).
El gen que controla el amor
Usando optogenética para activar el comportamiento de dar regalos en D. subobscura, confirmaron que un gen llamado Fruitless (Fru) – presente en ambas especies – jugaba un papel clave en el cortejo, pero controlaba comportamientos muy diferentes en cada una.
Los investigadores japoneses llevaron esto a un nivel completamente nuevo, usando manipulación genética para convertir a los machos de D. melanogaster – que divergieron de la otra especie hace unos 35 millones de años – en dadores de regalos, no cantantes.
Revirtiendo 35 millones de años de evolución
Esencialmente, convertir moscas D. melanogaster en dadoras de regalos no es algo que se pueda «desbloquear» – desapareció posiblemente hace decenas de millones de años. Los científicos han trastornado este viaje evolutivo, recableando genéticamente los cerebros de D. melanogaster al «activar» el gen Fru en las neuronas productoras de insulina de las moscas cantantes.
Representa el primer ejemplo de manipular un solo gen para transferir este comportamiento extraño a otra especie.
Cómo funciona el interruptor genético
Los científicos insertaron DNA en embriones de D. subobscura para que ciertas células cerebrales produjeran proteínas activadas por calor. Al calentar brevemente las moscas, podían encender estas neuronas específicas. Esto reveló un grupo de 16-18 neuronas productoras de insulina en el pars intercerebralis que producen la proteína específica masculina FruM.
En D. melanogaster, las neuronas productoras de insulina no están conectadas al circuito de cortejo impulsado por Fru, lo que significa que la regurgitación simplemente no está en su conjunto de habilidades. Sin embargo, los investigadores descubrieron cómo activar el gen fru en estas neuronas, recableando efectivamente el circuito para que las moscas cantantes pudieran realizar el comportamiento extraño de dar regalos.
Un cambio sin aprendizaje
Notablemente, este cambio de comportamiento ocurrió sin aprendizaje o exposición social – surgió puramente a través de circuitos neuronales reconfigurados.
«Cuando activamos el gen fru en neuronas productoras de insulina de moscas cantantes para producir proteínas FruM, las células desarrollaron proyecciones neuronales largas y se conectaron al centro de cortejo en el cerebro», dijo Ryoya Tanaka, coautor principal y profesor de la Escuela de Graduados de Ciencias de la Universidad de Nagoya.
Comportamientos dormantes esperando ser activados
La transferencia de cortejo genéticamente diseñada destaca cómo algunos animales pueden llevar comportamientos ocultos, evolutivamente dormidos, en su arquitectura neuronal. Activar el interruptor genético correcto puede despertar estos programas antiguos – incluso si son completamente extraños a la especie en cuestión.
«Nuestros hallazgos indican que la evolución de comportamientos novedosos no requiere necesariamente la aparición de nuevas neuronas; en cambio, el recableado genético a pequeña escala en unas pocas neuronas preexistentes puede llevar a la diversificación de comportamiento«, dijo el coautor principal Yusuke Hara, del Instituto Nacional de Tecnología de la Información y Comunicaciones (NICT).
Implicaciones para la comprensión humana
Las especies de moscas de la fruta comparten alrededor del 60% de su composición genética con los humanos. Los científicos creen que tres de cada cuatro enfermedades genéticas humanas tienen una condición paralela en las moscas de la fruta.
Este último estudio ofrece prueba real de que pequeños ajustes genéticos – en este caso, un solo gen – en los circuitos pueden rediseñar el comportamiento a nivel de especie. Aunque nadie sugiere que estaremos diseñando nuevos instintos en humanos pronto, el trabajo muestra que es posible activar comportamientos completamente novedosos ajustando el cableado del cerebro a nivel genético.
Insinúa que algunos comportamientos pueden yacer dormidos en nuestra propia biología – programados pero silenciosos – esperando el «interruptor» molecular correcto para activarlos.
«Hemos mostrado cómo podemos rastrear comportamientos complejos como el dar regalos nupciales hasta sus raíces genéticas para entender cómo la evolución crea estrategias completamente nuevas», dijo el autor principal Daisuke Yamamoto de NICT.
