Moscas tolerantes a las heladas

Drosophila melanogastorWIKIMEDIA COMMONS, ANDRE KARWATH

Los organismos que viven en los gélidos polos de nuestro planeta han desarrollado estrategias para resistir temperaturas que matarían a la mayoría de las especies al instante. Algunos secretan sustancias nucleadoras de hielo que controlan el proceso de congelación, por ejemplo, mientras que otros acumulan proteínas anticongelantes que permiten que sus células permanezcan descongeladas incluso a temperaturas bajo cero, un fenómeno conocido como sobreenfriamiento. Ahora, investigadores en la República Checa han demostrado que algunas de estas estrategias pueden conferirse a especies que de otro modo sucumbirían al frío, como la Drosophila melanogaster adaptada a climas templados.

Los resultados, publicados hoy (13 de febrero) en Proceedings of the National Academy of Sciences, podrían tener implicaciones para el almacenamiento de tejidos y las estrategias de criopreservación para organismos más complejos.

“It’ Es un artículo asombroso” dijo Ben Philip, ecologista fisiólogo del Rivier College en New Hampshire, que no participó en la investigación. “Anteriormente consideramos que los organismos…

El trabajo anterior que investigaba especies tolerantes al frío había arrojado un aforismo general: la supervivencia en congelación es complicada. Los intentos de tomar un crioprotector identificado en una especie, como las proteínas anticongelantes del pez lobo del Atlántico, y expresarlo en un organismo intolerante a la congelación, como Drosophila, no produjo moscas tolerantes a la congelación, por ejemplo.

Pero la nueva investigación sugiere que solo dos pasos pueden lograr la tolerancia a la congelación en al menos una especie que no está acostumbrada a temperaturas extremadamente frías. Tomando pistas de la mosca subártica Chymomyza costata, que sobrevive controlando con precisión la formación de cristales de hielo, Vladimr Kotl de la Universidad de Bohemia del Sur y sus colegas han equipado a las larvas de Drosophila meglanogaster con la capacidad para sobrevivir a la cristalización del hielo a -5 C durante 30 minutos, y luego convertirse en adultos sanos una vez que regresen las temperaturas más cálidas.

El trabajo anterior de Kotl y sus colegas mostró que C. costata las larvas podrían soportar sumergirse en nitrógeno líquido al entrar en un estado de diapausa regulado hormonalmente que detiene el desarrollo. Los investigadores también observaron que el aminoácido prolina actuaba como una especie de crioprotector, acumulándose en las larvas aclimatadas al frío, y el aumento artificial de la prolina a través de la dieta antes de inducir la diapausa ayudó a que más de ellos sobrevivieran a la inmersión en nitrógeno líquido.

El grupo de Kotls se preguntó si C. Las estrategias de costata podrían permitir que el D. melanogaster para soportar la formación de cristales de hielo y sobrevivir a temperaturas bajo cero. Originario de los cálidos trópicos, D. Las larvas de melanogaster están adaptadas para un desarrollo rápido en condiciones cálidas, explicó Kotl. La mejor defensa de las moscas contra el frío es sobreenfriar en lugar de congelarse, permitiendo que sus células caigan a -20 C antes de que comiencen a formarse cristales de hielo. Pero una vez que se forman los cristales, son el beso de la muerte para las larvas.

Aunque D. Las larvas de melanogaster no pueden entrar en diapausa verdadera (controlada centralmente por el cerebro y los cambios hormonales), pueden entrar en un estado similar de inactividad en condiciones adversas. Efectivamente, cuando los investigadores indujeron la quiescencia utilizando un régimen térmico fluctuante (ciclos entre 6 C y 11 C durante 3 días), el 6 por ciento de D. melanogaster sobrevivieron a la formación de cristales de hielo a -5 C durante 30 minutos, mientras que ninguna larva en estado activo sobrevivió.

Añadiendo C. costatasegunda estrategia de una dieta rica en prolina impulsada D. melanogaster supervivencia 10 veces a 61 por ciento. Y casi el 10 por ciento de las larvas inactivas ricas en prolina se desarrollaron hasta la edad adulta, produciendo descendencia viable.

La simplicidad de la estrategia sugiere que puede ser aplicable como método para el almacenamiento congelado a largo plazo de líneas de insectos. ayudando a evitar el tiempo y los fondos necesarios para la reproducción continua de moscas, dijo Philip.

Además, comprender cómo estos organismos resisten la congelación podría ayudar a los investigadores algún día a extender sus estrategias a otros sistemas, dijo Kotl. Aunque las tecnologías actuales permiten la crioconservación de embriones tempranos y células de mamíferos individuales, explicó Kotl, la conservación de tejidos y órganos completos sigue siendo solo una ilusión. Pero el hecho de que C. Las técnicas tolerantes a la congelación de costata pueden ayudar a D. melanogaster siguen siendo viables en temperaturas bajo cero ofrece la esperanza de que las mismas estrategias se puedan aplicar a tejidos complejos, dijo.

V. Kotl et al., Conversión de la larva de la mosca de la fruta susceptible al frío (Drosophila melanogaster) en un organismo tolerante al frío, Actas de la Academia Nacional de Ciencias, doi:10.1073/pnas.1119986109, 2012.

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