Una teoría de 60 años sobre hormigas, abejas y avispas podría estar equivocada

Desde hace más de seis décadas, los biólogos evolutivos debatieron si un sistema genético inusual compartido por hormigas, abejas y avispas ayudó a impulsar una de las formas más sofisticadas de organización social en la naturaleza: la eusocialidad. En las colonias eusociales, la reproducción se divide entre reinas y trabajadoras, creando sociedades altamente cooperativas con roles especializados.

Una nueva investigación de la Universidad Estatal de Arizona sugiere que la genética por sí sola podría no explicar cómo evolucionaron estas complejas sociedades. Publicado en Current Biology, el estudio encontró que la eusocialidad parece surgir con más frecuencia entre los insectos con un sistema genético haplodiploide. Sin embargo, casi todo ese patrón se puede rastrear a un grupo particular: los Himenópteros aculeados, que incluyen avispas, abejas y hormigas. Cuando se consideran los insectos de manera más amplia, la haplodiploidia por sí sola no predice de manera confiable si la eusocialidad evolucionará.

Los resultados sugieren que la aparición repetida de sociedades complejas entre los insectos podría depender más de rasgos biológicos específicos de ciertos grupos evolutivos que de la forma en que se heredan los cromosomas.

"Las personas han estado discutiendo esta hipótesis durante aproximadamente 60 años", comentó Sachin Suresh, estudiante de doctorado en la Escuela de Ciencias de la Vida de la Universidad Estatal de Arizona y autor principal del estudio. "Hubo muchas predicciones teóricas, pero las pruebas comparativas formales entre los insectos han sido sorprendentemente raras".

Por qué los insectos eusociales son tan inusuales

La eusocialidad es considerada una de las formas más avanzadas de organización social en el mundo natural. Las especies que viven de esta manera forman colonias que contienen generaciones superpuestas, cooperan en la crianza de las crías y dividen las responsabilidades reproductivas. Solo un individuo o un pequeño número de individuos se reproduce, mientras que los demás sirven como trabajadores.

Todas las hormigas son eusociales, junto con las abejas de miel y algunas avispas. En contraste, la eusocialidad ha aparecido solo raramente en otros grupos de insectos, incluidos los termitas, trips, pulgones y un pequeño número de escarabajos.

Durante muchos años, los científicos se centraron en la haplodiploidia como una posible explicación de por qué este estilo de vida evolucionó con tanta frecuencia en hormigas, abejas y avispas. Bajo este sistema genético, las hembras se desarrollan a partir de huevos fertilizados y poseen dos conjuntos de cromosomas, mientras que los machos se desarrollan a partir de huevos no fertilizados y tienen solo un conjunto.

Este arreglo puede hacer que las hermanas estén más estrechamente relacionadas entre sí que con su propia descendencia. Por lo tanto, la teoría evolutiva propuso que las hembras podrían ganar a veces una mayor ventaja evolutiva al ayudar a criar a sus hermanas que al producir descendencia propia.

La idea se volvió altamente influyente en la biología evolutiva y eventualmente apareció ampliamente en los libros de texto de biología. Sin embargo, a pesar de su importancia, la hipótesis rara vez había sido evaluada utilizando grandes conjuntos de datos empíricos que abarcan una amplia gama de insectos.

Poniendo a prueba una idea evolutiva de 60 años

Para poner la hipótesis a prueba a gran escala, Suresh y el autor senior Timothy Linksvayer reunieron información sobre comportamiento social y genética de decenas de miles de especies de insectos. Luego colocaron esas características en dos de los árboles familiares de insectos a nivel de especie más grandes disponibles.

Utilizando métodos comparativos filogenéticos, los investigadores estimaron con qué frecuencia la eusocialidad evolucionó entre insectos con diferentes sistemas genéticos. Inicialmente, los hallazgos parecieron respaldar la explicación tradicional. La eusocialidad parecía surgir con más frecuencia entre los insectos haplodiploides.

Sin embargo, un examen más profundo produjo una imagen muy diferente. Casi toda la señal estadística provenía de una sola rama del árbol familiar de los insectos. "Cuando lo probamos formalmente, encontramos que no hay una asociación real entre el sistema de determinación genética y la eusocialidad", dijo Suresh. "Tiene más que ver con factores ambientales y las características de historia de vida de los insectos".

Después de tener en cuenta la inusual historia evolutiva de los Himenópteros aculeados, los investigadores encontraron que los insectos haplodiploides fuera de ese grupo desarrollaron la eusocialidad a tasas similares a las observadas en los insectos diploides.

Casi 69,000 especies revelan un patrón diferente

Los hallazgos también ayudan a reunir investigaciones recientes que han planteado dudas sobre cuán importante es realmente la haplodiploidia para la evolución de sociedades complejas de insectos. Al examinar casi 69,000 especies de insectos que representan una amplia gama de diversidad insecto, el equipo de la Universidad Estatal de Arizona encontró que la aparente conexión entre haplodiploidia y eusocialidad es en gran medida el resultado de la historia evolutiva dentro de linajes particulares. No parece representar una regla biológica universal.

Esto desplaza la atención hacia otras características que podrían haber ayudado a las hormigas, abejas y avispas a evolucionar repetidamente colonias altamente cooperativas. Rasgos como los aguijones, comportamientos de anidación especializados y otros rasgos biológicos pueden haber creado condiciones que hicieron que la cooperación fuera más ventajosa y ayudaron a que sociedades insectos sofisticadas emergieran una y otra vez.

La investigación representa una de las pruebas empíricas más completas hasta la fecha de una idea fundamental en biología evolutiva. También resalta el valor de utilizar grandes conjuntos de datos comparativos para revisar teorías que han permanecido influyentes durante décadas.