Ahir dimecres 18 d’abril va venir Maria Dolors Piulachs, IBE (UPF-CSIC) per parlar-nos de genètica. Per què els mateixos gens fan coses diferents? Es coneix que la informació genètica es guarda en el DNA i que les executores de les funcions són les proteïnes.
La seqüenciació massiva i l’anàlisi de les dades obtingudes mitjançant la bioinformàtica, permet de comprendre els mecanismes. Estudiant organismes model, com la panerola, pot explicar com funcionen els organismes i perquè els mateixos gens fan coses tan diferents.
Maria Dolors va començar a estudiar paneroles per buscar insecticides naturals, així les va anar coneguent, de mica en mica. Va entrar a treballar amb en Xavier Bellés, que va ser el seu director de tesi i que va protagonitzar un cafè fa una mica més d’un any. Ara, ella dirigeix un grup especialitzat en saber quins gens desencadenen la reproducció d’insectes.
L’equip de Maria Dolors es va especialitzar en el control de la reproducció, i treballa amb tres espècies de panerola Blatella germanica (la més domèstica), Periplaneta americana (es troba pels carrers i les clavegueres) i Blatta orientalis (la més comuna als restaurants, perquè busquen escalfor).
Les paneroles
Les paneroles són artròpodes de la classe insectes, que han perdut en gran mesura la capacitat de volar, tot i que mantenen les ales i poden fer salts. Tenen un desenvolupament hemimetàbol, cosa que vol dir que fa una metamorfosi incompleta: segueix mudes periòdiques perquè té un exoesquelet de quitina.
Són insectes amb un sistema nerviós que consisteix amb cervell gran i ganglis a cada un dels segments del cos. Tenen pèls receptors d’olor i de vibracions tant a les potes com a les antenes i per tot el cos. El seu olfacte fa que detectin també el nostre nerviosisme; per això es posen a córrer quan les detectem, però no, si no ens n’adonem de la seva presència.
La reproducció de les paneroles és per ous que posen les femelles. Algunes espècies, com Blatella germanica, els guarden en una ooteca, que carreguen durant divuit dies, durant els quals no seran fèrtils. Altres espècies, com Periplaneta i Blatta, deixen la ooteca a raser, amb la qual cosa, quatre dies més tard poden ja tornar a posar ous.
En totes les fases del seu desenvolupament viuen en el mateix hàbitat: són omnívores i comensals, han conviscut de manera estreta en els hàbitats humans, s’han adaptat als nostres hàbitats. Busquen ambients foscos, humits i de temperatura elevada. I, com són molt resistents, han esdevingut plaga.
El cultiu de paneroles
Les paneroles, pel seu fàcil cultiu, darrerament han esdevingut animals de laboratori, per poder conèixer mecanismes genètics; tot i que no són gaires els laboratoris que les fan servir. Per cultivar les paneroles per als experiments han de replicar les condicions favorables per a elles. Les tenen en cambres a 29ºC, amb llum vermella -perquè elles no les detecten i se senten protegides per la foscor. Una persona es dedica a mantenir la colònia. Mengen pinso de gos.
Com tenen un cicle de vida d’uns quaranta dies, per a realitzar els experiments els investigadors són molt metòdics, sempre els fan a les mateixes hores, ja que en la curta vida qualsevol canvi podria alterar les condicions de l’animal. Les adormen amb diòxid de carboni, per poder-les manipular. I, en moments d’activitat, poden fer servir cent paneroles diàries.
Les paneroles poden aguantar sense menjar quinze dies, però necessiten aigua. I poden aguantar una setmana sense cap, en condicions d’humitat.
De l’anatomia al genoma
Per a veure quins gens estaven implicats en la reproducció de les paneroles, van fer servir de motllo el genoma de drosòfila, que va ser el primer insecte en ser seqüenciat. Un cop identificats els gens involucrats, van silenciar-los en alguns individus i veien els resultats. De vegades, les evidències eren macroscòpiques, només dissecar l’animal. Altres vegades es veien diferències en els ous o en els embrions dins els ous.
L’equip de Maria Dolors ha seqüenciat el que es diu transcriptoma de la panerola. Què és el transcriptoma? Anem a pams. El genoma és l’arxiu de la informació genètica. Aquest arxiu guarda dos tipus d’informació, els gens -que seran traduits per a fer les proteïnes, les molècules executives-, una altra part -abans anomenat “DNA escombraries” -al qual cada cop se li troben més funcions- que serà llegit, però no traduït.
Ara bé, el procés de traducció de DNA a proteïna no és directe, hi intervé altre àcid nucleic, el RNA, que fa d’intermediari. És al conjunt de les molècules diferents de RNA que hi intervenen que s’anomena transcriptoma. Així, tenim quatre passes fins a la funció: el DNA guarda la informació, l’RNA fa d’intermediari, les proteïnes executen la funció i finalment, hi ha un resultat anatòmic o funcional que acaba fent l’individu com és.
Paneroles i mosques
El genoma de Blatella germanica s’ha publicat aquest any. Conèixer tota la informació genètica d’un ésser viu és molt costós. Per sort, el Baylor College of Medicine està en procés de seqüenciació del genoma de cinc-mil insectes. I, entre els coneguts i els que es van coneixent, es poden comparar i veure quin fragment és responsable de cada funció. Es compara amb el de drosòfila, tant coneguda en tants aspectes.
Els genomes de les mosques i les paneroles són molt diferents. El de la mosca és molt més curt i molt més plàstic i, que el de les paneroles. Per això, molt més modificat; mentre que el de les paneroles està molt conservat, al llarg del temps. La comparació dels dos permet de veure com ha anat l’evolució.
També són diferents els ous i els embrions. La molècula que fa de reserva en l’embrió de les paneroles és la vitelogenina (compost per uns quatre-mil aminoàcids); mentre que la molècula de reserva en la mosca és una altra composta per entre quaranta i cinquanta aminoàcids; molt diferent. Sorprenentment, però, el receptor de les cèl·lules diana és molt similar, en un vuitanta per cent. La hormona que controla la reproduccio a la
panerola és l’hormona juvenil, mentre que en la mosca és l’ecdisona.
Paneroles i tèrmits
Les paneroles estan més emparentades amb els tèrmits que no pas amb els coleòpters -que fan una metamorfosi completa. La diferència és que els tèrmits formen colònies, mentre que les paneroles, no. Tot i això, són molt diferents de les formigues i de les abelles, que van aparèixer molt més tard en l’evolució.
Per estudiar l’aparició de les colònies en el temps, han buscat els receptors de les olors, ja que és com es comuniquen, químicament. I s’ha vist que l’aparició d’aquesta estratègia colonial és diferent entre els tèrmits, d’una banda, i abelles i tèrmits, de l’altra. Així que deuria haver aparegut en dos moments diferents de l’evolució.
Les paneroles com a plaga
Alguns dels experiments pel control de plagues es van fixar en el desenvolupament de les paneroles. Si els extreien a les larves les glàndules que secreten la hormona juvenil, que són rere el cervell, els individus no esdevenien adults, es mantenien el l’estadi de larva. Ara bé, no resultava gaire útil de mantenir les larves per controlar les plagues, perquè és cert que no es reprodueixen però és quan els insectes mengen més!
També van estudiar què els atreia més, per a preparar trampes de control de plagues. Els experiments van mostrar que els plàtans els agraden més que les maduixes. Per contra, algunes empreses volen comercialitzar paneroles per a fer farina. Atès que són animals que poden dur malalties, en principi, no està permès; i per a poder fer pinso animal cal superar molts controls de seguretat.
A l’Institut de Biologia Evolutiva segueixen estudiant per trobar més respostes al funcionament d’aquests animals del que avui hem après tant! Gràcies, Maria Dolors per compartir el teu coneixement.
Imatges: Cristina Junyent o Wikimedia commons
Més informació
La metamorfosi dels insectes (22/01/2017) amb Xavier Bellés
Mosquito Alert (19/10/2017) amb Frederic Bartomeus
De cucs i de mosques, fins a peixos i ratolins (24/10/2010) amb Cristina Pujades
La plasticitat del genoma (28/03/2017) amb Josefa González
Les ales dels insectes, Cristina Junyent a Nació Digital (18/04/2018)
Alerta global contra els mosquits, Cristina Junyent a Nació Digital (24/05/2017)
