ANN ARBOR, Michigan—¿Qué determina que una abeja sea él o ella?

Hace tres años un científico localizó un gen llamado csd que determina el sexo en las abejas productoras de miel, y ahora un equipo de investigación de la Universidad de Michigan, U—M, presidido por el biólogo evolutivo Jianzhi “George” Zhang, ha revelado como el gen ha evolucionado. Los nuevos hallazgos pueden ser de utilidad en el diseño de nuevas estrategias para reproducir abejas de miel, responsables de la polinización de las cosechas económicamente más importantes y más difíciles de reproducir.

Los descubrimientos de Zhang y de sus colaboradores aparecen en una edición especial de la revista Genome Research dedicada a la biología de la abeja de la miel (melipónidos). La edición será publicada hoy, jueves y coincide con la publicación de la secuencia del genoma de la abeja de la miel en la revista Nature.

Científicos saben desde hace tiempo que en las abejas—como así también en las avispas, hormigas, garrapatas, ácaros y alrededor de 20 por ciento de todos los animales, los huevos sin fertilizar se desarrollan en machos, mientras que las hembras son por lo general el resultado de huevos fertilizados. Pero ese no es toda la historia y el descubrimiento en el año 2003 del gen csd (el gen que determina el sexo) ayudó a llenar el vacío. El gen tiene varias versiones o alelos. Los machos heredan una sola versión del gen; las abejas que heredan dos copias, cada cual es una versión diferente y se transforman en hembras. Los que tienen la mala suerte de heredar dos copias idénticas de csd se desarrollan como machos estériles, y son rápidamente devorados, aún en estado estado de larva por las abejas hembras obreras.

El sistema funciona bien en la naturaleza, donde previene la pérdida de energía y recursos valiosos en la colonia de machos anormales incapaces de aparear. Sin embargo, en abejas criadas para la miel o la polinización de cosecha, la determinación del sexo puede causar problemas. Los apicultores reproducen abejas para seleccionar características deseables, pero la reproducción reduce las posibilidades de producción de huevos fertilizados con dos copias del mismo alelo csd. Si resultan demasiados machos, la colonia puede liquidarse.

“Si conocemos más detalles de cuantos alelos hay y cuantas frecuencias existen, los apicultores pueden diseñar mejores estrategias para evitar la producción de machos estériles”, dice Zhang. “Nuestro trabajo ayuda en este esfuerzo ofreciendo una herramienta directa para examinar alelos de distintas poblaciones”.

En la investigación, Zhang y otros científicos de la U—M, la Universidad de Michigan State y la Universidad de Kansas, diseñaron la secuencia de los genes csd de individuos en tres especies de abeja de miel relacionadas de manera cercana: La conocida abeja Apis mellifera y las asiáticas Apis dorsata y Apis cerana. El grupo también estableció la secuencia de seis llamadas regiones neutrales del genoma, los que de manera distinta al gen, no llevan los códigos que indican a las células como producir proteínas. Posteriormente, los investigadores construyeron genealogías de genes, es decir árboles de familias para el gen csd y las regiones neutrales.

Sus resultados mostraron que el csd es siete veces más variable que regiones neutrales del genoma de las zonas neutrales. Además, numerosas variantes del csd eran compartidas entre las tres especies, una evidencia de que numerosos alelos distintos han sido conservados en esas líneas durante mucho tiempo.

Este modelo apoya la idea de que un mecanismo evolutivo conocido como la selección de balance ha estado funcionando. La evolución funciona a través del proceso de selección natural, en la que las mutaciones genéticas que ofrecen alguna ventaja son favorecidas, y las que tienen efectos dañinos son eliminadas. Típicamente, estos resultados se hacen muy comunes en una versión del gen y en otras versiones se hacen muy raros o desaparecen. Sin embargo, cuando funciona la selección de balance, la selección natural favorece la una mezcla diversa de alelos, como la encontrada con csd en las abejas de miel.

La investigación también muestra cuanto tiempo existen los alelos csd.

“Calculamos la edad de los alelos en alrededor de 14 millones de años”, dice Zhang. “No sabemos con certeza cuando se formaron las especies, pero se cree que son alrededor de seis a ocho millones de años atrás, por lo que los alelos son más antiguos que los especies”.

Zhang colaboró en la investigación con los estudiantes de posgrado y pregrado Soochin Cho y Daniel Green , de la Universidad de Michigan, Zachary Huang de la Universidad Michigan State y Deborah Smith de la Universidad de Kansas. Los investigadores recibieron financiamiento de la Oficina del Vicepresidente para Investigación de la U—M, los Institutos Nacionales de Salud y el Fondo General para Investigación de la Universidad de Kansas.

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Jianzhi Zhang

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