Cómo la pérdida genética y la monogamia formaron mega sociedades de termitas

Las termitas se destacan como uno de los animales más dominantes del planeta, formando colonias enormes que pueden contener millones de individuos. La organización social de estos insectos plantea una pregunta intrigante: ¿cómo evolucionaron de ancestros solitarios, similares a las cucarachas modernas, a sociedades tan avanzadas?

Un nuevo estudio de la Universidad de Sydney ofrece una respuesta inesperada. En lugar de volverse más complejas al añadir nuevos genes, las termitas desarrollaron un comportamiento social avanzado al eliminar genes, incluidos aquellos asociados a la competencia espermática. Esta investigación proporciona nuevas perspectivas sobre un debate científico de larga data acerca de si la monogamia es un paso crítico en la evolución de sociedades complejas en los insectos.

La investigación, publicada el 29 de enero en la revista Science, rastrea el origen de las termitas hasta cucarachas comunes, incluyendo a los ancestros de las cucarachas "domésticas" que comenzaron a alimentarse de madera muerta. Este cambio en la dieta desencadenó una serie de cambios genéticos y conductuales que eventualmente dieron lugar a las termitas y sus colonias estructuradas.

El equipo internacional que realizó el estudio incluyó científicos de China, Dinamarca y Colombia. "Las termitas evolucionaron a partir de ancestros cucarachas que empezaron a vivir dentro y alimentarse de madera", comentó el profesor Nathan Lo de la Escuela de Ciencias de la Vida y del Medio Ambiente de la Universidad de Sydney, uno de los autores principales del artículo. "Nuestro estudio muestra cómo su ADN cambió primero a medida que se especializaban en esta dieta de baja calidad y luego cambió nuevamente al convertirse en insectos sociales".

Comparación de Genomas entre Insectos Relacionados

Para comprender cómo se produjeron estos cambios, los investigadores analizaron y compararon genomas de alta calidad de cucarachas, cucarachas de madera y varias especies de termitas con diferentes niveles de organización social. Las cucarachas de madera son parientes cercanos de las termitas y viven en pequeños grupos familiares, lo que las convierte en un vínculo evolutivo importante.

Uno de los patrones más claros que emergió fue que los genomas de termitas y cucarachas de madera son más pequeños y menos complejos que los de las cucarachas. A medida que las termitas se volvieron más dependientes de la cooperación y el intercambio de alimentos dentro de sus colonias, perdieron muchos genes involucrados en el metabolismo, la digestión y la reproducción.

"El resultado sorprendente es que las termitas aumentaron su complejidad social al perder complejidad genética", afirmó el profesor Lo. "Esto contradice la suposición común de que las sociedades animales más complejas requieren genomas más complejos".

Lo que el Espermatozoide Revela sobre la Monogamia

Algunas de las pérdidas genéticas más reveladoras involucraron genes responsables de formar la cola o flagelo del esperma. A diferencia de las cucarachas y la mayoría de los animales, el esperma de las termitas carece de cola y no puede nadar.

"Esta pérdida no causa la monogamia", explicó el profesor Lo. "En cambio, es un fuerte indicador de que la monogamia ya había evolucionado".

En muchos animales, incluidas las cucarachas, las hembras se aparean con múltiples machos. Esto conduce a una intensa competencia espermática, favoreciendo a los espermatozoides que pueden nadar rápidamente usando colas. Una vez que los ancestros de las termitas se volvieron monógamos, esa competencia desapareció. Sin competencia espermática, ya no había ventaja en mantener genes que apoyaran el movimiento del esperma.

"Nuestros resultados indican que los ancestros de las termitas eran estrictamente monógamos", dijo el profesor Lo. "Una vez que la monogamia se estableció, ya no hubo presión evolutiva para mantener genes involucrados en la motilidad espermática".

Estos hallazgos abordan directamente un debate científico más amplio sobre si la cercanía genética es necesaria para que evolucionen sistemas sociales complejos. Si bien algunos investigadores han argumentado que no se requiere alta relación genética, la nueva evidencia sugiere que la monogamia y los fuertes lazos genéticos fueron esenciales para las sociedades de termitas.

Cómo el Intercambio de Alimentos Moldea los Roles de las Termitas

El estudio también explica cómo las colonias de termitas se organizan internamente. Experimentos mostraron que si una termita joven se convierte en trabajadora o en un futuro rey o reina depende en gran medida de la nutrición durante su desarrollo temprano.

Las larvas que reciben abundante alimento de hermanos mayores desarrollan un metabolismo energético alto y se convierten en trabajadoras, que no reproducen. Las larvas que reciben menos alimento crecen más lentamente al principio y mantienen la capacidad de convertirse en reproductores más adelante en la vida, es decir, en reyes o reinas.

"Estos bucles de retroalimentación de intercambio de alimentos permiten a las colonias ajustar finamente su fuerza laboral", comentó el profesor Lo. "Ayudan a explicar cómo las termitas mantienen sociedades estables y altamente eficientes durante largos períodos".

La Monogamia Continúa Incluso Después de la Muerte

Cuando un rey o reina de termitas muere, la monogamia generalmente continúa. En muchos casos, uno de sus descendientes asume el rol reproductivo, lo que resulta en una amplia endogamia dentro de las colonias.

"Desde una perspectiva evolutiva, eso refuerza aún más la relación genética", dijo el profesor Lo, quien forma parte de un grupo de investigación dinámico y en crecimiento sobre insectos en la Escuela de Ciencias de la Vida y del Medio Ambiente de la Universidad de Sydney.

Repensando la Evolución Social

Al combinar datos genómicos con estudios fisiológicos y de comportamiento, los investigadores presentan una de las explicaciones más detalladas hasta ahora sobre cómo las termitas hicieron la transición de ancestros solitarios, similares a las cucarachas, a algunos de los organismos socialmente más complejos de la Tierra.

"Este trabajo muestra que entender la evolución social no se trata solo de añadir nuevos rasgos", concluyó el profesor Lo. "A veces, se trata de lo que la evolución elige dejar ir".

El financiamiento fue recibido de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Departamento de Ciencia y Tecnología de la Provincia de Guangdong y el Consejo de Investigación de Australia.

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