Las avispas de las agallas y los árboles: una de las relaciones planta-animal más complejas de la naturaleza

Las avispas de las agallas y los árboles protagonizan una de las interacciones más íntimas y complejas que se conocen entre plantas y animales, y de la que se acaba de descubrir que el proceso por el que estos insectos inducen la producción de agallas es genético, según informa el Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) en una nota de prensa.

Hasta ahora no se conocía el mecanismo de inducción de estas agallas, pero había diversas teorías para tratar de describir el por qué de esta interacción, ya que desde hace millones de años, estas avispas y las plantas mantienen una relación de comensalismo, en la que ellas obtienen un beneficio -protección para sus larvas-, mientras que las plantas no obtienen nada.

Ahora, un equipo internacional del que forma parte el MNCN-CSIC ha descubierto y descrito nuevos genes que solo están presentes en las avispas de las agallas (o cinípidos), lo que demuestra que es un rasgo evolutivo propio de este grupo, los cinípidos.

Entre las diversas teorías que se manejaban hasta el momento, algunas apuntaban a controles químicos a través de hormonas o la inyección de virus simbióticos para explicar por qué los animales eran capaces de hacer que los árboles generaran las agallas. “Lo que hemos comprobado con este estudio es que las avispas de las agallas actúan como ingenieras genéticas de la naturaleza”, apunta José Luis Nieves-Aldrey, investigador del MNCN, quien agrega que “el proceso que hemos descrito y los genes descubiertos podrían ayudar a mejorar o abrir nuevas vías en el campo de la ingeniería genética”.

Los investigadores han secuenciado el genoma y el transcriptoma (los genes que dan instrucciones a cada célula) de la avispa Biorhiza pallida y de su árbol hospedador, Quercus robur (roble carballo), además de describir el proceso. En un primer paso hay unos genes específicos de los cinípidos que codifican enzimas hasta degradar las paredes celulares de las plantas rompiéndolas. Después, mediante otras interacciones con los genes de la planta, se forma el estado embrionario de la agalla. “Ahora queda pendiente identificar los genes responsables de las estructuras secundarias de las agallas”, apunta el investigador del MNCN.

“Además de describir este mecanismo, hemos comprobado que los genes descubiertos en Biorhiza pallida también están presentes en los principales linajes de cinípidos”, explica Nieves-Aldrey. “Sin embargo, esos mismos genes no están presentes en un grupo de parásitos muy próximos a los cinípidos, los figítidos. Esto nos demuestra que esta capacidad genética de las avispas de las agallas es un rasgo evolutivo propio del grupo”, sentencia.

Un sistema hermoso y complejo

Las agallas son estructuras morfológicas anormales que generan las plantas inducidas por un agente externo. Se conocen alrededor de 30.000 especies de artrópodos que producen agallas, unas 1.500 son avispas de las agallas o cinípidos, que producen las estructuras más complejas. La especificidad de las agallas que induce cada especie hace que prácticamente sean una extensión morfológica de su fenotipo que diferencia a unas de otras, igual que las alas o la forma del abdomen.

La especie que han utilizado como modelo para este estudio, Biorhiza pallida produce las agallas vulgarmente conocidas como “manzanas de roble” en su árbol hospedador Quercus robur. La avispa tiene un ciclo biológico que combina dos generaciones distintas, una sexual y otra asexual. En invierno, una hembra asexual emerge de las raíces y pone sus huevos en las yemas de las partes aéreas; en primavera se desarrolla la típica agalla manzana de roble de la que en verano emergen machos y hembras que completan el ciclo heterogónico. “Estos sistemas reproductivos son una muestra extraordinaria de lo complejas que son las formas de reproducción y las relaciones que se producen entre las especies que nos rodean”, concluye Nieves-Aldrey.

Los resultados de este trabajo han sido publicados en la revista Plos genetics.

2019-11-29