Hasta ahora no estaba claro exactamente cómo se determina el sexo de las abejas. Un equipo de investigación de biólogos y químicos de la Universidad Heinrich-Heine de Düsseldorf (HHU) ha identificado un gen clave y el mecanismo molecular asociado a él. En este número de la revista científica Science Advances, describen cómo el proceso es similar a un juego que involucra dos dados.
Puede haber más de 100 variantes del gen Csd, que desempeña un papel clave en la determinación del sexo de las abejas. Estos genes se unen durante la reproducción sexual: si el genoma contiene dos variantes diferentes del gen Csd, se desarrolla una abeja hembra, que luego se cría (izquierda). Si la fertilización da como resultado dos formas idénticas, se desarrollará un zángano, pero las abejas obreras no lo criarán. Las abejas zánganos (abejas no tripuladas) se producen mediante reproducción asexual.
El género de un organismo tiene un impacto significativo en su forma, función y comportamiento. El sexo biológico de un organismo suele determinarse al comienzo de su vida. Por ejemplo, en los humanos, la presencia del "cromosoma Y" que determina el sexo determina si nacerá un hombre.
Ya en 1845, el sacerdote de Silesia Johann Dzierzon había estudiado el mecanismo de determinación del sexo de las abejas (Apismellifera). Entre ellos, descubrió la reproducción asexual de las abejas zánganos, las "abejas zánganos".
A diferencia de los humanos, las abejas no tienen un solo cromosoma que determine el sexo. Un equipo de investigación dirigido por el profesor Dr. Martin Beye del Instituto de Genética Evolutiva de la Universidad de Harvard ha determinado que el sexo de las abejas está determinado por un único gen llamado "Csd" (gen determinante de la complementariedad) a través de un mecanismo especial.
Este gen puede tener más de 100 variaciones, las llamadas alelos. En otros casos, como en las flores, diferentes alelos de un gen pueden determinar el color de los pétalos.
En el caso de la fertilización sexual, los conjuntos individuales de cromosomas del óvulo y el espermatozoide se combinan para formar un conjunto de cromosomas anfidiploides. Como resultado, cada abeja fertilizada sexualmente ahora tiene dos variantes del gen Csd.
Investigadores de abejas de Dusseldorf han hecho un nuevo descubrimiento: si los dos alelos del gen Csd son diferentes, se desarrollarán abejas hembra. Por el contrario, si los alelos de ambos cromosomas son idénticos, se desarrolla un zángano. Sin embargo, como las abejas quieren evitar la endogamia, las obreras no cuidan estos huevos.
La pregunta sigue siendo cómo se produce esta determinación del sexo a nivel molecular. "Teníamos que saber que cada alelo del gen Csd produce diferentes variantes relacionadas de la proteína Csd, todas las cuales son ligeramente diferentes", dijo la autora principal, la Dra. Marianne Otte. "Ahora hemos podido demostrar que sólo diferentes proteínas Csd son capaces de unirse entre sí y activar así el interruptor molecular que determina lo "hembra". Por el contrario, si las proteínas son idénticas y se unen de diferentes maneras, el interruptor no se activa. En este caso, el dron se desarrolla pero no crece mucho".
El profesor Beyer, último autor del estudio en Science Advances: "Esto es similar al juego molecular de dos dados: en este caso, sin embargo, el que lanza el doble de dados no gana. En cambio, los dados lanzados deben producir dos números diferentes para poder criar una nueva abeja, una abeja hembra".
Por el contrario, los zánganos se desarrollan a partir de huevos no fertilizados. Por lo tanto, estos drones tienen sólo un conjunto de cromosomas simples con proteínas Csd idénticas. Durante la puesta de óvulos, la reina decide no añadir esperma a los óvulos.
Dr. Ott "Al rastrear la función de conmutación de la proteína Csd, hemos resuelto un misterio genético que existe desde hace más de 100 años". El profesor Beyer expresó su opinión sobre futuras investigaciones: "Aún se desconoce con qué mecanismo las abejas obreras identifican si los huevos fecundados contienen dos proteínas Csd diferentes y, por lo tanto, se convierten en 'hembras'. Como la luz en la colmena es tenue, debe haber pistas olfativas".
Se espera que estos resultados se utilicen para promover medidas de cría de abejas.