Grasa rara evita que la mosca se congele
Planta vara de oro invernante inducida con agalla UNIVERSIDAD DEL OESTE
Durante el invierno norteamericano, cuando la mayoría de los animales intentan escapar del frío, la mosca de la agalla vara de oro (Eurosta solidaginis) se queda quieto y se congela casi sólido. Pero quedan bolsas de vida líquida dentro de la mosca, lo que le permite al insecto reanudar sus actividades cuando llega la primavera. Según un estudio publicado hoy (30 de abril) en The Journal of Experimental Biology, E. solidaginis posee un arma anticongelante secreta: un lípido raro.
Hasta ahora, se pensaba que solo un tipo de lípido tenía propiedades anticongelantes, según el coautor del estudio Brent Sinclair de la Universidad Western en Ontario: «Glicolípidos anticongelantes, [que fueron] descubiertos hace algunos años por Jack Duman y sus colegas en la Universidad de Notre Dame».
La mosca parásita se alimenta de una planta huésped específica: la vara de oro de Canadá, Solidago canadensis, un pariente del girasol. Las moscas de las agallas adultas se aparean y ponen huevos en las puntas…
Las larvas que pasan el invierno almacenan carbohidratos y lípidos en células especiales del cuerpo adiposo, que sobreviven a la congelación intracelular. Esto asombró por primera vez al difunto Reginald Salt en la Estación Canadiense de Investigación Agrícola en Alberta en 1959, mientras estudiaba E. solidaginis en el campoobservó gotitas de lípidos transparentes dentro de las células del cuerpo graso congelado de los insectos larvales.
Ansiosa por determinar el contenido de estas gotitas, Westerns Katie Marshall y sus colegas recolectaron agallas de plantas de vara de oro de campos en las cercanías de London, Ontario, durante el invierno de 2011-12. Los investigadores trituraron insectos, los disolvieron en disolventes orgánicos y separaron los lípidos según el peso molecular mediante cromatografía en capa fina/detección de ionización de llama.
La mayoría de los animales almacenan grasas en forma de triacilgliceroles de cadena larga (lcTAG), lípidos formado por tres cadenas de ácidos grasos unidas por glicerol. Pero en las larvas de mosca de las agallas recolectadas antes del invierno, los investigadores encontraron que los lcTAG comunes constituían apenas una cuarta parte de los lípidos. Casi el 46 por ciento eran raros triacilgliceroles lípidos acetilados (acTAG), que son triglicéridos con un grupo acetilo unido a una de las cadenas de ácidos grasos. El grupo acetilo en los acTAG cambia la forma en que las moléculas interactúan con el agua: no la repelen tanto como lo hacen los lcTAG, lo que permite que los lípidos interactúen con otros componentes celulares. Y los acTAG reducen la temperatura de congelación general de las células.
Marshall y sus colegas fueron los primeros en informar sobre el hallazgo de un animal con un conjunto de lípidos dominado por acTAG.
Tenemos dos hipótesis en el momento sobre cómo los acTAG previenen el daño tisular: el grupo acetilo podría ayudar a que la molécula funcione como un anticongelante, o puede ser que los acTAG permanezcan lo suficientemente líquidos como para reducir el daño mecánico que ocurre durante la congelación citoplasmática, explicó Marshall en un correo electrónico to The Scientist.
Debido al estrés por congelación inducido por las bajas temperaturas, la mosca de las agallas comienza a producir acTAG a principios de otoño, mientras que los niveles de lcTAG permanecen constantes. Durante la primavera, el proceso se invierte: en su análisis, los investigadores observaron que la cantidad de lcTAG aumentó mientras que la cantidad de acTAG disminuyó, ambas en las mismas cantidades relativas. Esto hizo que el equipo especulara que la mosca estaba convirtiendo lcTAG en acTAG durante el invierno y luego volvía a lcTAG en primavera.
La modificación de lcTAG para producir acTAG con su estereoquímica única sería bastante complicada según lo que sabemos. sobre la síntesis de TAG, dijo el bioquímico Timothy Durrett de la Universidad Estatal de Kansas, quien estudia los acTAG en plantas pero no participó en el estudio. Si los autores afirman que el método de síntesis de acTAG en la mosca de las agallas es correcto, será extremadamente interesante aislar las enzimas involucradas en ese proceso.
John Ohlrogge, biólogo de plantas en la Universidad Estatal de Michigan , fue más cauteloso con las interpretaciones de los autores. Siento que la evidencia de que los insectos producen acTAG es una observación muy importante, escribió en un correo electrónico. Pero no hay evidencia directa que respalde la hipótesis de la congelación o la biosíntesis de lcTAG.
Sin embargo, los investigadores sostuvieron que su estudio sirve para mejorar la comprensión de los lípidos para la crioconservación. Especulamos que las condiciones únicas de las células del cuerpo adiposo de Eurosta, un montón de lípidos, la congelación intracelular pueden haber hecho que acTAGS sea selectivamente ventajoso, dijo Sinclair. Posiblemente, esta es la única especie que ha desarrollado esta molécula para este propósito.
Si pudiéramos encontrar una forma biológica de convertir lcTAG en acTAG, como la fermentación, sería relativamente fácil hacer acTAG que permanezcan líquido en el frío, agregó. Esto los hará más útiles como biocombustibles en lugares fríos.
K. Marshall et al., Acumulación estacional de triacilgliceroles acetilados por un insecto tolerante a la congelación, The Journal of Experimental Biology, doi:10.1242/jeb.099838, 2014.
Corrección (2 de mayo): Este artículo ha sido corregido para reflejar que la mosca Gall puede sobrevivir a temperaturas tan bajas como -80C. Una versión anterior indicaba la temperatura a la que se criopreserva: -9C. The Scientist lamenta el error.
Nota del editor (2 de mayo):hemos actualizó la historia con una imagen proporcionada por los autores del estudio.
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