La temperatura y el tamaño de las moscas
La variación de la temperatura puede modificar la acción de los genes asociados al tamaño corporal, según un equipo de investigadores de Exactas-UBA que realizó una serie de experimentos con la mosca de la fruta. Así, el tamaño de una mosca adulta no es resultado exclusivo de la acción de un conjunto de genes sino también de factores ambientales.
La investigadora tomó distintas cepas de moscas que tenían un genoma idéntico, salvo por un gen que estaba mutado artificialmente. Una vez identificado el efecto de cada uno de los genes, se preguntó qué pasaría si esas moscas fueran criadas en condiciones ambientales diferentes. “Lo que pude ver es que la variación en la temperatura producía un cambio enorme”, relata Carreira. Foto: Diana Martinez Llaser
Hace algunos años parecía que los genes eran responsables de cada una de las características de los seres vivos, y se creía que, al secuenciar el genoma de cualquier organismo, se podía conocer todo acerca de él. Sin embargo, actualmente se sabe que la realidad es bastante más compleja, y que, al menos en algunos rasgos, cada gen no es más que un elemento en una red en la que interactúa con los demás. Es más, el funcionamiento de esa red se ve afectado por las condiciones del ambiente. Diversos grupos de investigación en el mundo llevan a cabo experimentos para confirmar estas hipótesis y conocer más sobre los mecanismos que inciden en la variación de los rasgos cuantitativos, es decir, esos rasgos que pueden ser medibles y que dependen de numerosos genes.
En el Departamento de Ecología, Genética y Evolución de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, Valeria Carreira, investigadora del CONICET, estudia cómo funciona la red de genes involucrados en la variación del tamaño corporal en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster.
Así, la investigadora tomó distintas cepas de moscas que tenían un genoma idéntico, salvo por un gen que estaba mutado artificialmente. El objetivo era determinar de qué manera influía cada mutación en la variación del tamaño corporal. Una vez identificado el efecto de cada uno de los genes, Carreira se preguntó qué pasaría si esas moscas fueran criadas en condiciones ambientales diferentes, por ejemplo, con alta o baja temperatura.
“Lo que pude ver es que la variación en la temperatura producía un cambio enorme”, relata Carreira, primera autora del artículo publicado en PLOS One, junto con los doctores Juan José Fanara, Marcos Imberti y Julián Mensch, de Exactas-UBA.
El experimento se realizó con un total de 42 cepas de moscas, y cada una difería por una mutación. “Una vez que identificamos el gen mutado, hubo que verificar que ese gen cumpliera un rol en el carácter que se estaba estudiando”, explica.
Y prosigue: “Hubo tres grandes resultados. El primero fue que la cantidad de genes vinculados al tamaño corporal fue mucho mayor de lo esperado, y el efecto era diferente en cada uno de los sexos. En general, las hembras, que suelen ser más corpulentas, cuando tenían un gen mutado, mostraban un tamaño menor. Y los machos, por lo general más pequeños, si poseían un gen mutado, aumentaban el tamaño”, detalla la investigadora.
Por su parte, la temperatura puede llegar a cambiar mucho el efecto de una mutación. En general, a menor temperatura, las moscas tardan más en desarrollarse, y alcanzan tamaños más grandes, debido a que pasan más tiempo en estadios larvales, y se pueden alimentar mejor. “Lo que esperaba en este experimento es que, a menor temperatura, las moscas alcanzaran un mayor tamaño”, señala Carreira, y agrega: “Sin embargo, lo que observamos fue muy diverso”. Era como si los genes se hubieran vuelto locos.
Saliendo del capullo
La mosca atraviesa diversas etapas en su desarrollo: una vez que el huevo eclosiona, pasa por tres estadios larvales, y luego arriba al estadio de pupa. En este período, el insecto permanece inmóvil dentro de una cápsula, donde desarrolla las patas y las alas, y su cuerpo adopta la estructura de cabeza, tórax y abdomen que posee el individuo adulto.
Carreira indagó la variación en el tamaño corporal de las moscas adultas apenas salidas de la pupa. En ese momento, la investigadora las congela para preservarlas; luego las diseca, separa la cabeza, el tórax y las alas, y los coloca en un portaobjetos, y mide las estructuras que desea comparar.
Para determinar el efecto de los genes y el ambiente, pueden analizarse diferentes características, por ejemplo, se puede medir el tiempo de desarrollo, desde que la larva sale del huevo hasta que la mosca sale de la pupa. También puede calcularse la longevidad de las moscas, y determinar su variación en diferentes condiciones ambientales, por ejemplo, con alimentación óptima, o en inanición; en ambientes más húmedos o más secos, entre muchas otras situaciones.
Hace un tiempo se pensaba que cada gen tenía que ver con un determinado fenotipo (la expresión del genotipo). Pero hoy en día se sabe que no es así, sobre todo con caracteres tan complejos, como el tamaño o la longevidad, que, a su vez, tienen que ver con otros caracteres.
Además, se creía que varios genes involucrados en la variación de un rasgo determinado sumaban su efecto. En cambio, ahora se sabe que los genes no contribuyen de manera aditiva, sino que interactúan entre sí. De este modo, los caracteres complejos estarían determinados por redes de genes en interacción –epistasis–, y así se habla de redes epistáticas.
“Ahora se sabe que los caracteres complejos están determinados no por genes, sino por redes de genes que interactúan entre sí, y que, a su vez, son pleiotrópicos, es decir, afectan también a otros caracteres”, subraya Carreira.
Cambio de temperatura
Para determinar el efecto de la temperatura sobre el tamaño corporal de las moscas, la investigadora debía someter a las larvas a una misma temperatura a lo largo del desarrollo. El primer paso fue colocar muchas parejas de cada cepa en una cajita, para que se aparearan y pusieran huevos. Una vez que los huevos eclosionaban y emergían las larvas, éstas eran colocadas en un medio de cultivo, en el interior de pequeños tubos. En cada tubo se colocaban 30 larvas, y por cada cepa, 4 ó 5 tubos, a 17ºC de temperatura, y otros 4 ó 5 tubos a 25ºC. Luego de 10 días, emergieron las moscas adultas.
Valeria Carreira y Juan José Fanara
Por otra parte, la misma línea control se crió a 17 y a 25ºC. “La mayoría de las cepas mutantes criadas a 17ºC mostraron tamaños menores que la línea control criada también a 17°C; mientras que muchas de las cepas mutantes desarrolladas a 25°C mostraron tamaños mayores que los del control, que estuvo a 25°C”, resume la investigadora.
“Lo que llamó la atención es que estas moscas, que eran idénticas salvo por una sola mutación, podían presentar un cambio tan grande con solo modificar la temperatura”, destaca Carreira, y agrega: “Fue sorprendente también que un cambio en el ambiente, como la variación térmica, afectara en forma diferente a cada uno de los genes mutados que estudiamos”.
En estos estudios no se analizó qué genes se expresaban en cada caso. “Para confirmar que los genes que consideramos candidatos intervienen efectivamente en el fenotipo estudiado, uno podría estudiar la expresión de alguno de esos genes en distintos estadios del desarrollo larvario de la mosca”, concluye Carreira.
