Para este escarabajo, "la noche de cita" llega cada dos días: el ciclo de 48 horas del escarabajo chafer negro grande.

18 de enero de 2024

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por Andy Fell, UC Davis

La vida en la Tierra se rige por un ciclo de 24 horas a medida que el planeta gira. Los animales y las plantas tienen relojes circadianos incorporados que sincronizan el metabolismo y el comportamiento con este ciclo diario. Pero hay un escarabajo que está desincronizado con el resto de la naturaleza.

Un nuevo estudio, publicado el 18 de enero en Current Biology, analiza a un escarabajo con un ciclo único de 48 horas. El escarabajo negro grande, Holotrichia parallela, es una plaga agrícola en Asia. Cada dos noches, las hembras emergen del suelo, trepan a una planta hospedera y liberan feromonas para atraer a los machos.

Este comportamiento de apareamiento de los escarabajos hembras está controlado por un reloj "circabidiano" de 48 horas, por razones que siguen siendo misteriosas. Un equipo liderado por Walter Leal, profesor de biología molecular y celular en la Universidad de California, Davis, y Jiao Yin en la Academia China de Ciencias Agrícolas, Beijing, quería saber si la capacidad de los escarabajos machos para detectar a las hembras también estaba en un reloj de 48 horas.

El laboratorio de Leal en UC Davis estudia la detección química en insectos. Muchos insectos, desde polillas hasta mosquitos, utilizan el olfato para atraer a una pareja. Los insectos "huelen" con sus antenas, que contienen receptores especializados que reaccionan a productos químicos específicos que se desplazan por el aire.

El primer paso del equipo fue identificar el gen en los escarabajos negros grandes para el receptor que reacciona a la feromona femenina, que tiene el nombre seductor de éster metílico de L-isoleucina, o LIME. Inicialmente, los investigadores clonaron 14 genes candidatos. Una serie de experimentos los condujo a un gen llamado HparOR14 como receptor de las feromonas sexuales, lo que por cierto representa el primer receptor de este tipo identificado en una especie de escarabajo.

Habiendo identificado el gen receptor, pudieron medir los niveles de transcripción del gen HparOR14 a lo largo de la vida del escarabajo y su actividad durante 48 horas. Descubrieron que en la "cita nocturna", cuando las hembras treparían a las plantas para liberar el aroma, la transcripción de HparOR14 era mayor después del anochecer. Pero la actividad del receptor era baja en los días alternos. (En un experimento de control, la respuesta a una señal química de hojas dañadas, que indica alimento para el escarabajo, se mantuvo constante día tras día.)

Los resultados muestran que la capacidad de los escarabajos machos para detectar la feromona sexual femenina se rige por un ciclo circabidiano de 48 horas que coincide con el comportamiento de apareamiento de las hembras.

Por qué y cómo los escarabajos negros grandes tienen estos ciclos de 48 horas es desconocido. Los relojes circadianos (de 24 horas) se sincronizan mediante señales que cambian en un ciclo de 24 horas, siendo el más obvio el amanecer o el anochecer. Pero no hay señales de 48 horas en la naturaleza, por lo que aún es un misterio cómo se establecen los ciclos circabidianos de los escarabajos negros grandes, incluida la forma en que los machos y las hembras pueden sincronizarse entre sí para saber qué noche es la cita.

"Los ritmos de 24 horas en la fisiología y el comportamiento se observan comúnmente en organismos, desde bacterias hasta humanos, pero las observaciones de ritmos de 48 horas en la naturaleza son raras", dijo la profesora Joanna Chiu, presidenta del Departamento de Entomología y Nematología de UC Davis y experta en ritmos circadianos, quien no estuvo involucrada en el trabajo. "Este elegante estudio del profesor Leal y sus colaboradores nos ha proporcionado una descripción detallada de cómo se genera el ritmo circabidiano de detección de feromonas en este escarabajo".

Los autores adicionales del estudio son: Yinliang Wang, Huanhuan Dong, Yafei Qu, Jianhui Qin, Kebin Li, Yazhong Cao y Shuai Zhang, de la Academia China de Ciencias Agrícolas, Beijing; Yuxin Zhou y Bingzhong Ren, de la Universidad Normal del Noreste, Changchun, China; y Chen Luo, de la Academia de Agricultura y Ciencias Forestales de Beijing.

Información de la revista: Current Biology

Proporcionado por UC Davis