Termitas y hormigas presentan comportamientos sociales muy similares. Sin embargo, su evolución tiene orígenes muy distintos: las termitas evolucionaron de las cucarachas hace unos 150 millones de años, 50 millones de años antes de que aparecieran las hormigas o las abejas en una rama muy diferenciada de los insectos. ¿Cómo llegaron estos insectos tan distantes en el tiempo a estructuras sociales similares?
La vida social de las termitas viene de lejos
Hace cerca de 150 millones de años, termitas con un comportamiento eusocial evolucionaron de las cucarachas, 50 millones de años antes de que los himenópteros eusociales, como las abejas y las hormigas, aparecieran.
La eusocialidad, practicada tanto por termitas como por hormigas, se caracteriza por la división del trabajo, la coexistencia de diferentes generaciones dentro de una misma colonia, el cuidado cooperativo de las crías y la existencia de castas especializadas, reproductivas y no reproductivas.
Aunque es un comportamiento raro, la eusocialidad se ha observado en una amplia gama de organismos, entre ellos varios linajes de insectos. Un caso particularmente llamativo de evolución convergente se ha dado entre las hormigas y las termitas, separadas por millones de años de evolución.
Las condiciones bajo las cuales surgió la eusocialidad difieren mucho entre estos dos grupos. Las termitas y las cucarachas son hemimetabólicas (con metamorfosis incompleta; huevo, ninfa e imago o adulto) y presentan un desarrollo directo, mientras que las hormigas son holometabólicas (con metamorfosis completa; huevo, larva, pupa e imago o adulto) y completan el desarrollo del adulto durante la metamorfosis.
En las termitas, las obreras son inmaduras y sólo las castas reproductoras son adultos, mientras que en las hormigas los trabajadores adultos y las reinas representan la principal división del trabajo. Además, las termitas son diploides y sus colonias están formadas por obreras masculinas y femeninas, y, generalmente, una reina y un rey dominan la reproducción. Esto contrasta con el sistema haplodiploide que se encuentra en las hormigas, en el que todas las obreras y las reproductoras dominantes son femeninas.
Una convergencia evolutiva intrigante
Por lo tanto, es intrigante que hayan evolucionado similitudes tan marcadas de forma convergente en las termitas y las hormigas.
Para entender las claves de la evolución de la vida colectiva de las termitas, un estudio internacional realizado en la Universidad de Münster (Alemania) ha secuenciado por primera vez el genoma de tres especies de termitas y lo ha comparado con el de la cucaracha Blattella germanica, como grupo no eusocial estrechamente relacionado con las termitas.
Con la ayuda de algoritmos especializados, los científicos reconstruyeron la configuración genética de los antepasados de las actuales termitas, para detectar la aparición de las mutaciones que permitieron la evolución de la eusocialidad.
Utilizando además información del genoma de otros 16 insectos adicionales, eusociales y no eusociales, el estudio analiza la evolución de las familias de genes a lo largo de la transición de las cucarachas no sociales a la eusocialidad de las termitas.
El analisis se centró particularmente en dos características de la eusocialidad de los insectos; la evolución de una comunicación química sofisticada, esencial para el funcionamiento de una colonia de insectos eusociales, acompañada por cambios importantes en la regulación de genes y la evolución molecular de la determinación de castas. La hipótesis planteada fué que se produjeron patrones similares en la aparición de las termitas como seres eusociales y en la eusocialidad de himenópteros como las hormigas.
La evolución de la comunicación química
El estudio describe dramáticos cambios adaptativos en los genes que subyacen a la producción y percepción de las feromonas, que confirman la importancia de la comunicación química en las termitas y también cambios importantes en la regulación de genes y la evolución de las castas.
Muchos de estos resultados son paralelos a los mecanismos moleculares de la evolución eusocial en himenópteros. Sin embargo, las soluciones específicas son notablemente diferentes debido a las diferentes condiciones en que ocurrieron, y revelan un caso sorprendente de convergencia, cerca de 50 millones de años después, en los filogenéticamente distantes himenópteros.
Lo que hace pensar que no debe de haber muchas otras soluciones para inventar, evolutivamente hablando, una organización eusocial dentro del grupo de los insectos.
Una diferencia importante es el mayor contenido de elementos transponibles en el genoma de las cucarachas y las termitas, lo que probablemente facilitó cambios genéticos que apoyaron la transición hacia la eusocialidad.
Sin embargo, la diferencia más llamativa es la aparente importancia de los receptores ionotrópicos, cuya función es la de identificar compuestos tóxicos y venenosos, para la comunicación química en las termitas, en comparación con los receptores olfativos en los himenópteros.
Según los resultados del estudio, los antepasados no eusociales de las termitas poseian un amplio repertorio de receptores ionotrópicos, que favorecieron la evolución de funciones importantes para la comunicación de la colonia en estos quimiorreceptores dentro de las termitas, mientras que en los antepasados solitarios de los himenópteros sociales los receptores olfativos fueron más abundantes.
Las expansiones paralelas de famlias diferentes de receptores químicos en estos dos origenes independientes de eusocialidad indican que existieron presiones de selección convergentes durante la evolución de la comunicación en ambos linajes.
Fuente: Hemimetabolous genomes reveal molecular basis of termite eusociality, Nature Ecology & Evolution
Imagen: Cryptotermes secundus, www.scienceimage.csiro.au
