Ejércitos de hembras de gorgojos, plagas de los cultivos, que se multiplican sin la intervención de los machos, invaden nuevas regiones. Mediante un método de modelado de nicho ecológico y análisis genéticos, investigadores de Exactas UBA lograron predecir áreas potencialmente aptas para la colonización de estos insectos. Este conocimiento es importante en programas de prevención de plagas agrícolas.
Las especies que se pueden reproducir en forma asexual son capaces de colonizar nuevos ambientes a partir de una sola hembra, como algunos gorgojos del género Naupactus. Imagen: Wikipedia. User-Kaldari
La mayor parte de las especies animales y vegetales se reproduce sexualmente. Claro, el sexo tiene sus ventajas, además de las ya conocidas. En efecto, desde el punto de vista genético, aporta mayor variabilidad, crea genotipos mejor adaptados y puede eliminar mutaciones perjudiciales, entre otras. Sin embargo, algunos organismos, en particular, ciertos insectos, se obstinan en no tener sexo. Así, sus poblaciones se componen de millones de vírgenes que pueden reproducirse sin la ayuda de los machos. Es más, esta forma de reproducción parece ser una ventaja, pues facilita la invasión de nuevos territorios. Es lo que sucede con los gorgojos, unos insectos del género Naupactus, que son considerados plaga: devoran las hojas de todos los vegetales que encuentran a su paso.
Pero, si el sexo es ventajoso, ¿por qué las hembras de los gorgojos insisten en multiplicarse sin entrar en contacto con los machos? Lo cierto es que el sexo también tiene su costo. De hecho, en una población con dos sexos, sólo uno de ellos es capaz de engendrar descendencia, lo cual reduce a la mitad la capacidad de dejar prole. En cambio, con reproducción asexual, todos los miembros de la población son capaces de engendrar descendencia. De este modo, en cada generación el número de individuos crece de manera notable. Por otra parte, el sexo tiene un costo energético adicional por la búsqueda de pareja y el apareamiento, además de la generación de estructuras reproductivas, como las flores en el caso de las plantas.
Las especies que pueden multiplicarse sin sexo lo hacen mediante lo que se conoce como partenogénesis, del griego parthenos, que significa virgen. Estas especies producen huevos que pueden desarrollarse sin necesidad de fertilización o de la fusión de los núcleos de las gametas femenina y masculina.
Lo cierto es que las especies que se pueden reproducir en forma asexual son capaces de colonizar nuevos ambientes a partir de una sola hembra. “En tres especies de gorgojos, que pertenecen al género Naupactus, y cuya área de distribución nativa se encuentra en la selva misionera, observamos que se han expandido hacia la región pampeana, e incluso, se encuentran hoy en muchos países en el mundo, en regiones distantes, donde se han convertido en plagas importantes”, relata Viviana Confalonieri, profesora e investigadora del CONICET en el Departamento de Ecología, Genética y Evolución y en el Instituto IEGEBA (CONICET) de Exactas UBA.
Confalonieri, junto con Marcela Rodriguero y Noelia Guzmán , investigadoras del CONICET y docentes en Exactas, y Analía Lanteri, investigadora del CONICET y profesora en la Universidad de La Plata, estudian las especies de gorgojos que son plaga de cultivos y han invadido áreas marginales respecto a la región de origen. Estas especies de gorgojos son asexuales, es decir, la población se compone exclusivamente de féminas, y los machos brillan por su ausencia.
Modelado del nicho
Las investigadoras intentan delimitar con precisión la región nativa a partir de la cual las hembras de los gorgojos inician la colonización de nuevas áreas. “Conocer el área ancestral es importante para determinar cuál es el ambiente más favorable, y, por ende, saber si los nuevos ambientes son menos favorables para estas especies”, señala Confalonieri.
Las investigadoras aplican un método que se denomina “modelado de nicho ecológico”, y permite, mediante el empleo de un gran número de variables ambientales (temperatura, precipitación, aridez, cobertura vegetal, entre otros) estimar qué otras regiones también serían aptas para la supervivencia de la especie, es decir, áreas donde ésta pueda prosperar en caso de migrar, por ejemplo, viajando como polizón en cargamentos de productos agrícolas.
La hipótesis es que la reproducción asexual les conferiría a estos insectos una mayor capacidad colonizadora en ambientes marginales, aunque éstos no fueran favorables, como ciertas regiones de los Estados Unidos, que fueron invadidas por estos gorgojos.
La investigación permitió determinar que el área ancestral de las especies estudiadas abarca el sur de Brasil, Misiones, Corrientes, Entre Ríos y norte de la provincia de Buenos Aires. Desde allí, en una etapa reciente, estas poblaciones se habrían expandido hacia la región pampeana y hacia otras regiones del mundo.
Lo interesante es que no se han encontrado machos ni en la región marginal, ni en las áreas centrales. “Sin embargo, hace cuarenta años los entomólogos reportaron la existencia de machos para estas especies. Por diversas evidencias y por análisis genéticos sabemos que hubo sexualidad hasta hace muy poco”, subraya Confalonieri.
La culpable: una bacteria
¿Por qué una especie, en un momento determinado, deja de reproducirse en forma sexual? En lo que respecta a los gorgojos, la clave parece residir en la infección por parte de una bacteria: Wolbachia, según sugieren algunas investigaciones. Además, el equipo que dirige Confalonieri encontró una correlación significativa entre la presencia de la bacteria y la reproducción asexual, lo que sugiere una relación causal entre ambos fenómenos.
Por otro lado, es cierto también que el hecho de reproducirse por partenogénesis puede permitir que estos individuos puedan aumentar el número de juegos de cromosomas, lo que se denomina ploidía. En otras palabras, se ha encontrado que algunas especies de gorgojos pueden tener más de un genoma y, a veces, llegan a tener cuatro, seis o más niveles de ploidía. Este aumento del número de juegos de cromosomas incide en un mayor tamaño corporal, lo cual puede funcionar como una ventaja en cuanto a la adaptación a nuevos ambientes. A veces puede ocurrir que estas hembras, por azar, sean fecundadas por machos; éstos aportan su genoma, y la descendencia termina teniendo un juego adicional de cromosomas (triploides).
¿Por qué la bacteria incide en la forma de reproducción? Según Confalonieri, la bacteria funcionaría como un ADN egoísta, por lo que la selección natural actúa favoreciendo los cambios que aumenten sus posibilidades de multiplicación. Dado que ellas se transmiten en el citoplasma materno, como lo hacen las mitocondrias, se ven beneficiadas si sobreviven sólo las hembras, porque sólo a través de ellas pueden propagarse.
Voto de castidad
Una pregunta es si todos los gorgojos que se han expandido por la región pampeana son el resultado de la reproducción por partenogénesis. En tal sentido, los investigadores encontraron una o unas pocas variantes genéticas entre los individuos que asuelan los cultivos, con lo cual pueden plantear con bastante certeza que esta colonización en otros ambientes del mundo fue en tiempos recientes, porque se trata del mismo genotipo que invade otras regiones. “Esto habla de que hubo pocos eventos de colonización, y posiblemente desde regiones de cultivos donde también existen estos genotipos. Por eso lo más probable es que haya sido por intercambio comercial”, destaca Confalonieri.
Los investigadores lograron demostrar que la reproducción es asexual, no sólo por la presencia exclusiva y abrumadora de hembras, sino también porque realizaron estudios genéticos y encontraron escasa variabilidad. Asimismo, determinaron que los asexuales están infectados por la bacteria Wolbachia. Por otra parte, mediante el modelado de nicho ecológico, demostraron que las áreas colonizadas por estos insectos en tiempos recientes son áreas aptas para la especie. Sin embargo, una de las especies estudiadas (Naupactus cervinus) logró colonizar áreas que no serían favorables, y pudo expandirse en ellas, como en el sur de Estados Unidos. “En esa capacidad de invadir zonas no favorables tiene mucho que ver la reproducción asexual”, subraya la investigadora.
Se sabe que la reproducción sexual aporta la ventaja de la mayor variación genética, y ofrece mayores posibilidades de supervivencia. Pero los gorgojos parecerían contradecir ese principio. Al respecto, Confalonieri remarca: “En general, los linajes partenogenéticos son considerados como vías muertas, como callejones sin salida. La pérdida de variabilidad podría impedir que actúe la selección natural y que surjan adaptaciones, pero se trata de períodos muy extensos, de miles o millones de años”. En el caso de los gorgojos, el éxito de la reproducción asexual se observa en escalas temporales menores. A largo plazo, no se sabe cómo se comportarán estos insectos.
Fuente: UBA
http://noticias.exactas.uba.ar/?p=5597
