Descubren el mecanismo que desencadena la metamorfosis de los insectos

Investigadores del Instituto de Biología Evolutiva (CSIC-UPF) han descubierto que un microácido ribonucleico (ARN), una cadena muy corta de ARN de apenas 20 nucleótidos, es el desencadenante de la metamorfosis en la cucaracha 'Blattella germanica', informa Efe. El trabajo, dirigido por el profesor de investigación del CSIC y director del Instituto de Biología Evolutiva (CSIC-UPF), Xavier Bellés, ha sido publicado en la revista científica PNAS y tiene como autores a Jesús Lozano y Raúl Montañez, ambos investigadores del Instituto de Biología Evolutiva. Los científicos han demostrado que este microARN, denominado miR-2, bloquea la producción de una proteína, la Kruppel-h1, que está activa mientras el insecto es aún una larva.

Cuando miR-2 bloquea la expresión de Kruppel-h1, que es, de hecho, un represor global de la metamorfosis, se desencadena inmediatamente la metamorfosis.

"Sin miR-2, la metamorfosis no se realiza. Aunque los insectos mudan, en lugar de mudar a una forma de adulto, como correspondería, mudan a otra ninfa o a una forma intermedia entre ninfa y adulto", ha aclarado Xavier Bellés.

"Se trata -según Bellés-, de un elegante mecanismo en el contexto de un proceso biológico complejo, que está protagonizado por un simple microARN".

Este mecanismo "podría ser general en insectos, e incluso podría extenderse a otros organismos típicamente metamórficos, como los anfibios, lo que abre un nuevo campo de investigación fascinante", ha señalado el científico.

El trabajo es resultado de seis años de investigación, que comenzó en 2009, cuando estos mismos investigadores eliminaron la expresión de todos los microARN en la cucaracha 'Blattella germanica', mediante el silenciamiento génico de la enzima Dicer-1.

Esta eliminación impidió que se realizase la metamorfosis correcta en los insectos y eso implicaba que algún microARN debía estar implicado en el inicio de la metamorfosis por lo que los científicos se preguntaron cuál era ese microARN y cuál la proteína que regulaba.

Entonces ya sabían que la metamorfosis está reprimida por la hormona juvenil, que está presente en las ninfas del insecto y desaparece cuando la ninfa va a mudar a adulto.

Los científicos descubrieron que, en la cucaracha en la que habían bloqueado todos los microARN, la proteína Kruppel-h1 seguía expresándose aun cuando ya no había apenas hormona juvenil.

Por eso dedujeron que alguno de los microARN bloqueados debía de contribuir a la desaparición de Krüppel-h1.

Dos experimentos adicionales sirvieron para corroborar la hipótesis.

Por un lado, administraron a los insectos un inhibidor de miR-2 en la última fase ninfal, lo cual impidió la correcta metamorfosis.

En el segundo experimento, a otro grupo de cucarachas, a las que se les había bloqueado la expresión de todos los microARN, les administraron un análogo de miR-2, lo que restauró la metamorfosis.

"Sabemos que este mecanismo puede extrapolarse a otros insectos hemimetábolos (como langostas, chinches o piojos) pero posiblemente no sea exactamente el mismo en holometábolos (mosquitos, hormigas, avispas). Seguramente serán otros microARN y otros ARNm", ha concluido el director del Instituto de Biología Evolutiva.