Desentrañando el misterio de la avispa Nasonia: el secreto de la avispa parasitaria aromática - La glándula malar de Nasonia abre la "teoría de la evolución química y conductual".

Introducción—El "Avispón del tamaño de un grano de arroz" abre un nuevo capítulo en la biología evolutiva

Al escuchar "avispa parásita", algunos podrían estremecerse. Sin embargo, perteneciendo al mismo orden Hymenoptera que las abejas y las avispas, el género Nasonia (Nasonia), con apenas menos de 2 milímetros de longitud, está captando la atención de biólogos evolutivos en todo el mundo. Investigaciones recientes han revelado que una glándula secretora ultrapequeña escondida en la "mandíbula" de los machos de las cuatro especies de Nasonia——la glándula genomandibular——produce feromonas de cortejo, y que las diferencias sutiles en su morfología podrían influir en el comportamiento de apareamiento y la especiación.phys.org

Ciclo de vida parasitario y su importancia como modelo biológico

Las Nasonia perforan la cutícula de las pupas de moscas, inyectan veneno para detener su desarrollo y depositan de 20 a 40 huevos. Las larvas eclosionadas consumen al huésped desde dentro, pasando por la etapa de pupa hasta convertirse en adultos. Se sabe que algunas especies adoptan una estrategia radical de aparearse mientras aún están dentro del capullo.phys.orgunh.edu

Este ciclo de vida implacable, junto con **ventajas genéticas como la estructura simple de órganos, el corto tiempo generacional y la haplodiploidía (los machos son haploides), ha elevado a Nasonia como el **"modelo de avispa parásita más útil después de la mosca de la fruta"**. Desde que se secuenció su genoma en 2010, la investigación sobre mecanismos de determinación sexual, péptidos de veneno de avispa y genes de comportamiento ha acelerado.en.wikipedia.org

El núcleo de la investigación——Las tres glándulas escondidas en la "mandíbula"

El Dr. István Mikó y su equipo de la Universidad de New Hampshire (UNH) utilizaron microscopía láser confocal y software de análisis 3D de código abierto y bajo costo para reconstruir tridimensionalmente las cabezas de los machos de N. vitripennis, N. giraulti, N. longicornis, y N. oneida. Como resultado,

1. identificaron un sistema de tres glándulas: dos conocidas (glándulas submandibulares y glándulas subcutáneas de la cabeza)

2. y una nueva glándula genomandibular (desarrollada en machos, reducida o ausente en hembras)
   . Las diferencias significativas en el volumen y la ubicación de las glándulas entre especies revelaron que las especies con glándulas más grandes tienden a realizar "apareamiento externo", mientras que las especies con glándulas más pequeñas o ausentes optan por "apareamiento dentro del capullo".phys.orgpmc.ncbi.nlm.nih.gov

Hipótesis de feromonas e implicaciones evolutivas

Los autores sugieren que la glándula genomandibular es una "fábrica de feromonas de cortejo", y que la evolución del tamaño de la glándula podría haber fortalecido los mecanismos de aislamiento reproductivo en coordinación con señales visuales y vibratorias como "asentir con la cabeza" y "patrones de aleteo". Se espera que este modelo de coevolución de "señales químicas y de comportamiento" ofrezca ideas sobre la evolución de la morfología facial y los genes receptores de feromonas en vertebrados.phys.org

Comentarios de expertos

• Dra. Claudia Llopis‐Garcia (Evolución del comportamiento, Universidad de Barcelona)

  "Es innovador desentrañar simultáneamente la evolución modular de las señales de comportamiento y las glándulas secretoras. La 'carrera armamentista de cara y olor' que ocurre en el mundo de las avispas es un fenómeno que también se observa en el canto de las aves y las demostraciones visuales de los primates".

• Prof. Jason Bruce (Biología médica, UCLA)

  "En la investigación de fisuras labiales y deformidades craneofaciales en humanos, los grupos de genes HOX que controlan la morfología son de interés. Aunque la 'mandíbula' de Nasonia es extremadamente pequeña, podría estar operando un programa genético similar. Su valor como modelo animal ha aumentado aún más".

Reacciones en redes sociales——"¿Más peligrosas que las avispas?"

Tema de observación: "Videos de la ecología de avispas parásitas en tendencia en YouTube" y "Artistas creando productos de 'avispas aromáticas'" entre otros mercados relacionados están en auge.

Aplicaciones y futuro

• Biocontrol: Nasonia ya se utiliza para controlar moscas en establos. Si el tamaño de la glándula se relaciona con la distancia de difusión de feromonas y la capacidad de búsqueda de huéspedes, sería posible optimizar programas de liberación efectivos.

• Modelo médico: Las mutaciones asimétricas en la cabeza observadas en especies cercanas son morfológicamente homólogas al síndrome craneofrontonasal humano. Se está planificando identificar los genes causales utilizando líneas con CRISPR.

• Biología sintética: Empresas están emergiendo con la intención de transferir la vía de síntesis de feromonas de la glándula genomandibular a levaduras, para crear plataformas de fragancias naturales y repelentes de insectos seguros para el medio ambiente.

Desafíos y perspectivas

1. Identificación de la estructura química de las feromonas——Se necesita un avance en técnicas de extracción de ultrabaja cantidad y análisis de masas.

2. Circuitos neuronales de comunicación sexual——Se ha iniciado la investigación para rastrear grupos neuronales que responden a estímulos de cortejo mediante imágenes de calcio.

3. Comparación multi-ómica——Un consorcio internacional está en la etapa de solicitud para integrar genómica, metabolómica y metagenómica de cuatro especies y ocho especies cercanas, desentrañando factores ambientales vs. genéticos.

Conclusión

Las avispas parásitas del tamaño de un grano de arroz han respondido a la clásica cuestión evolutiva de "¿morfología, comportamiento o química?" con "una sinergia compleja de todos ellos". Las pequeñas glándulas en las mandíbulas de Nasonia albergan más historias biológicas de las que podríamos imaginar.