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CUCARACHA ALEMANA
Un estudio del Instituto de Biología Evolutiva revela los mecanismos de acción de dos nuevos genes que intervienen en el desarrollo de la cucaracha alemana. Los hallazgos contribuyen a construir el mapa genético de la metamorfosis, con implicaciones para la biología evolutiva y el control de plagas.
Comprender cómo se regulan el crecimiento y la metamorfosis de los animales tiene aplicaciones en ámbitos tan diversos como la medicina, el control de plagas y la biología evolutiva. Sin embargo, los mecanismos que gobiernan el desarrollo de los insectos son complejos y su mapa genético sigue siendo incompleto en la actualidad.
Una investigación del Instituto de Biología Evolutiva (IBE), un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Pompeu Fabra (UPF), confirma el papel de un gen conocido como Chinmo en la inhibición de la metamorfosis de la cucaracha alemana (Blattella germanica). El estudio revela los mecanismos de acción de los genes Chinmo y Abrupt para detener su crecimiento. Por primera vez, la investigación establece la evolución de estos genes reguladores del crecimiento de los insectos, con implicaciones para la biología evolutiva y el control de plagas.
El crecimiento y la metamorfosis de los insectos responden a un complejo rompecabezas genético que la investigación ha ido descifrando durante décadas. En estudios anteriores, el equipo del IBE estableció una vía aparentemente sencilla: la hormona juvenil (JH) y el gen Kr-h1 mantienen el estadio juvenil mediante la inhibición del gen E93, que promueve la metamorfosis. Esta vía, conocida como MEKRE93, regula la metamorfosis en los insectos.
Investigaciones posteriores incorporaron Chinmo y Abrupt, dos genes implicados en el mantenimiento del estadio juvenil en los insectos. Sin embargo, hasta ahora sus mecanismos de acción no se conocían con precisión.
La investigación publicada enPLOS Genetics revela que Chinmo y Abrupt actúan de forma sinérgica para mantener el estadio juvenil de los insectos, aunque no interactúan entre sí. Mediante experimentos de inactivación genética, el equipo del IBE concluye que Chinmo inhibe directamente el factor E93, impidiendo el inicio de la metamorfosis.
Abrupt, en cambio, actúa de forma indirecta: activa la expresión del gen Kr-h1, que a su vez reprime E93. Estos resultados arrojan luz sobre el mapa de regulación genética que gobierna la transición del estadio juvenil al adulto en los insectos.
"Ambos genes mantienen el estadio juvenil de los insectos, pero lo hacen de manera diferente. Hemos observado que Kr-h1 actúa como un 'interruptor' de la metamorfosis, mientras que Chinmo ajusta su velocidad y su ritmo", comenta Xavier Bellés, investigador principal del IBE que ha liderado la investigación.
La metamorfosis completa de los insectos holometábolos, como la que presentan mariposas, moscas o escarabajos, evolucionó a partir de ancestros con metamorfosis simple (hemimetábolos), como la cucaracha alemana.
"Los genes Chinmo y Abrupt se identificaron en estudios con insectos de metamorfosis completa, donde inhiben este proceso. Desvelar su mecanismo de actuación en la cucaracha alemana podía arrojar luz sobre la evolución de la metamorfosis", comenta Bellés.
El estudio muestra que el gen Chinmo ha evolucionado en sus funciones reguladoras. En los insectos de metamorfosis completa, Chinmo impide el estadio adulto inhibiendo E93, y también impide la formación de la pupa —un paso clave en la transformación— inhibiendo el gen Broad-Complex (BR-C). En la metamorfosis simple, sin embargo, Chinmo solo actúa sobre E93.
"En la transición de hemimetábolos a holometábolos, Chinmo adquirió la propiedad de inhibir BR-C, de modo que impedía la formación de la pupa, un paso nuevo y exclusivo de la metamorfosis completa"”, comenta Bellés, quien añade: "Los nuevos datos sobre el papel regulador de estos genes muestran que la metamorfosis, y su historia evolutiva, es más intrincada y compleja de lo que reflejan los modelos actuales".
La cucaracha alemana se considera una plaga de especial relevancia debido a su adaptación a los entornos urbanos y a su elevada movilidad, que facilitan la transmisión de bacterias y otros patógenos, así como la aparición de reacciones alérgicas.
En este contexto, distintos equipos del IBE trabajan en la identificación de genes implicados en el desarrollo de Blattella germanica. Su conocimiento es clave para el estudio de su biología y tiene una aplicación potencial en el diseño de futuras estrategias de control de plagas más precisas.
"Conocer la genética de B. germanica es esencial para desarrollar técnicas de control que no afecten a otros animales del entorno urbano y que respeten el medio ambiente. Con este estudio estamos más cerca de completar su mapa de interacciones génicas y de comprender las claves de su desarrollo", comenta Bellés.
Referencia:
Escudero J, Gonzalvo J, Piulachs MD, Belles X. Chinmo function in cockroaches provides new insights into the regulation and evolution of insect metamorphosis.PLoS Genetics (2025).