Com sap una oroneta com fabricar el seu niu i un os quan hibernar?

Com sap una cigonya de quina manera ha de construir el seu niu? Com saben les mares de la majoria d'espècies animals que han de protegir les seues cries i buscar aliment per a elles? Com sap un lleó o un llop que ha de protegir el seu territori d'intrusos i invasors? Com sap un os que ha d'hibernar? Com sap un mamífer nounat que ràpidament ha de buscar el mugró del braguer de la seua mare per a començar a succionar menjar? Com saben els mascles de moltes aus que han de desplegar el seu plomatge per a atraure l'interés de les femelles?

Tots estos, i molts més, són els comportaments que denominem “innats”, que no s'aprenen necessàriament sinó que s'hereten, es transmeten de pares a fills. Els nous individus que naixen ja arriben al món equipats amb ells. Però quin és el mecanisme molecular o cel·lular que permet que determinades conductes s'hereten?

Esta és la pregunta que es va plantejar un equip d'investigadors japonesos de la Universitat de Nagoya i de l'Institut d'Informació i Tecnologies de Comunicació en Kobe. Per a resoldre-la, van acudir a una espècie animal que va anar una de les primeres a ser usada com a model experimental en estudis genètics: la mosca Drosophila.

Per al seu experiment, descrit en la revista Science, van decidir usar dos espècies, Drosophila melanogaster i Drosophila suboscura, l'ancestre comú de les quals va viure fa 30-35 milions d'anys. Per a posar-ho en context, l'ancestre comú més pròxim entre macacos Rhesus, Macacca mulatta, i l'espècie humana, Homo sapiens, va viure fa 25 milions d'anys.

Cortejar cantant o regalant modere

Doncs bé, les dos espècies de mosca, D. melanogaster i D. suboscura tenen comportaments diametralment distints durant el festeig precopulatorio que realitza el mascle per a atraure l'interés de la femella.

Els mascles de la major part d'espècies de mosques, inclosa D. melanogaster, fan vibrar les seues ales i produïxen un so (la “cançó nupcial”) per a cortejar a les femelles com a pas previ a la còpula. Es podria dir que els mascles “canten” per a atraure a la femella. No obstant això, el festeig dels mascles de D. suboscura és completament distint: com a pas previ a la còpula, el mascle regurgita una goteta de menjar i li l'oferix a la femella.

Els investigadors japonesos es van proposar investigar el substrat genètic d'este comportament innat i es van preguntar si seria possible traslladar-lo d'algun mode a una altra espècie de mosca, com D. melanogaster, que no realitza estos obsequis de menjar.

Canviar el comportament conservant els mateixos gens

El gen que controla els festejos nupcials en tots els mascles de Drosophila es diu Fru. Este gen codifica la proteïna FruM i és present tant en D. suboscura com en D. melanogaster. És este mateix gen el responsable tant del cant dels mascles en D. melanogaster com el dels regals de menjar en D. suboscura. On està, llavors, la diferència?

La diferència la van trobar estos investigadors japoneses en analitzar en quines neurones s'expressava el gen Fru. Van trobar que en D. suboscura este gen s'expressa en unes poques neurones productores d'insulina (a penes 16-18 neurones). Quan això ocorre llavors estes neurones desenrotllen unes projeccions cel·lulars (neurites) que les connecten amb el centre cerebral que controla els comportaments de festeig. No obstant això, en D. melanogaster el gen Fru no s'expressa en estes neurones productores d'insulina, i estes tampoc es connecten amb el nucli cerebral controlador de les conductes de festejos nupcials precòpula.

El següent que van fer estos científics japonesos va ser generar unes mosques D. melanogaster transgèniques capaces d'expressar el gen Fru en les mateixes neurones productores d'insulina. I llavors va succeir una cosa increïble: les mosques D. melanogaster que cantaven per a atraure a les femelles van començar a regurgitar gotetes de menjar i a oferir-li-les a les femelles, canviant totalment el seu comportament innat de festeig. És a dir, activant un sol gen en un nou territori neuronal distint van aconseguir transferir un comportament innat entre dos espècies de Drosophila separades evolutivament per… més de 30 milions d'anys!

El que diferència a estes dos espècies de Drosophila no és l'existència de gens diferents, sinó l'expressió d'un mateix gen en diferents cèl·lules. Si el gen Fru s'expressa en neurones productores d'insulina, els mascles de les mosques Drosophila comencen a regalar gotetes de menjar regurgitat a les femelles. Si el gen Fru no s'expressa en eixes neurones, llavors els mascles només “cantussegen” fent vibrar les seues ales per al festeig.

Sens dubte estem davant un exemple extraordinari de l'enorme rellevància de l'epigenètica en el comportament.

Lluís Montoliu, Investigador científic del CSIC, Centre Nacional de Biotecnologia (CNB - CSIC)

Este article va ser publicat originalment en The Conversation. Llija el original.