Investigadors de l'Institut de Biologia Evolutiva (CSIC - UPF) descobreixen la proteïna E93, de la qual depèn que els insectes passin a la fase adulta. El treball, que pot donar pistes sobre els gens del desenvolupament en organismes superiors, s'ha publicat PNAS.
Un estudi d'investigadors del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) a l'Institut de Biologia Evolutiva (CSIC- UPF), ha identificat el factor responsable d'induir i controlar la metamorfosi dels insectes, i determinar el seu pas a la fase adulta.
Es tracta de la proteïna E93, un factor de transcripció sense el qual els insectes no poden finalitzar la metamorfosi i fer-se adults. El treball és una passa molt significativa per entendre els mecanismes que controlen la metamorfosi dels insectes, però també per ajudar a entendre el desenvolupament dels organismes superiors. És la primera vegada que s'identifica un factor molecular que indueix la diferenciació adulta durant el període metamòrfic dels insectes alats.
Els autors de l'estudi són els equips dirigits per David Martín-Casacuberta, en col·laboració amb el grup de Xavier Franch-Marro, ambdós científics del CSIC a l'Institut de Biologia Evolutiva (centre mixt del CSIC i la Universitat Pompeu Fabra ) . Els resultats han estat publicats a la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
David Martín- Casacuberta, autor principal de l’estudi, explica: "un dels processos més fascinants durant el desenvolupament dels organismes superiors consisteix en la transició des de les seves formes immadures, sense capacitat de reproducció, a formes adultes madures. En els humans, per exemple, aquesta transició es caracteritza per profunds canvis durant la pubertat i l'adolescència ".
Per estudiar aquest procés, els insectes s'han revelat com a organismes-model molt útils, ja que permeten caracteritzar els mecanismes que controlen la diferenciació adulta durant el procés de la metamorfosi, i poden ajudar a entendre la transició a les formes adultes dels organismes superiors.
Els insectes alats afegeixen un nivell de complexitat addicional, ja que presenten dues estratègies metamòrfiques diferents. La primera es basa en el creixement directe i els insectes que la presenten, creixen en dues fases de desenvolupament morfològicament molt semblants, la nimfa i l'adult. Exemples d'aquests insectes, anomenats hemimetàbols, són les paneroles, els saltamartins i les llagostes. Hi ha altres insectes (els holometàbols ), que presenten tres fases de creixement molt diferenciades morfològicament entre elles: larva, pupa i adult. Exemples d'ells són els escarabats, les papallones o les mosques, entre d'altres.
Imprescindible per a la maduresa de l'insecte
Els investigadors han aïllat i identificat el factor de transcripció E93, i han demostrat que és imprescindible perquè l'insecte arribi a la fase adulta, tant en insectes holometàbols com en hemimetàbols.
Quan els investigadors van silenciar l'expressió de E93 a nimfes de la panerola Blattella germanica (hemimetàbol), aquestes, en lloc de mudar a la fase adulta, van mudar repetidament a fases nimfals supernumeràries, fins i tot en absència d'hormona juvenil (que és la responsable d'induir la fase nimfa). L'experiment, repetit amb la mosca Drosophila i el corc Tribolium castaneum (insectes holometàbols), va tenir exactament el mateix resultat : tots dos van ser incapaços de diferenciar-se a les seves formes adultes repetint noves fases de pupa.
Els investigadors també han demostrat que E93 no sols és necessari per induir la diferenciació adulta sinó que reprimeix dos factors de transcripció essencials perquè es mantingui la metamorfosi: les hormones juvenils, Krüppel- homolog 1 i Broad-Complex.
"Aquests resultats demostren, sense ambigüitats, que E93 és el factor clau i imprescindible perquè s'indueixi i desenvolupi correctament la metamorfosi en tots els insectes alats", afirma el biòleg David Martín.
Transcription factor E93 specifies adult metamorphosis in hemimetabolous and holometabolous insects Enric Ureña, Cristina Manjón, Xavier Franch-Marro and David Martín Proceedings of the National Academy of Sciences USA doi:10.1073/pnas.1401478111 http://www.pnas.org/content/early/2014/04/25/1401478111