Rastreando neurona a neurona la conducta sexual de gusanos en su extraña vida reproductiva

Un gusano C. elegans adulto tiene aproximadamente 1 milímetro de largo y posee unas 1.000 células, un tercio de las cuales están dedicadas a su sistema nervioso. A pesar de su pequeño tamaño, el gusano es un organismo complejo capaz de hacer todas las cosas que los animales deben hacer para sobrevivir, incluyendo buscar comida y pareja, lo que lo convierte en uno de los modelos de investigación más potentes en la biología molecular.

La mayoría de los gusanos C. elegans son hermafroditas que se autofecundan, llevando tanto óvulos como espermatozoides. Los gusanos machos suponen menos del 1 por ciento de la población. Cuando los hermafroditas agotan sus espermatozoides, segregan feromonas para atraer machos. Un gusano macho debe aparearse con un hermafrodita para satisfacer su objetivo evolutivo de transmitir sus genes a la siguiente generación.

Una nueva investigación revela que el cuándo y el dónde de la búsqueda de pareja de un gusano macho están determinados por cuatro neuronas sensoriales específicas de los machos, que comunican con bucles de realimentación sinápticos para formar una red de toma de decisiones.

El equipo de Jagan Srinivasan, del Instituto Politécnico de Worcester (WPI) en Massachusetts, y Paul Sternberg, del Instituto Tecnológico de California (Caltech) en Pasadena, ambas instituciones en Estados Unidos, analizó la actividad eléctrica de esas cuatro neuronas sensoriales situadas cerca de la cabeza del gusano macho (dos en cada lado). En un entorno controlado, liberaron concentraciones variables de las feromonas atractivas y vigilaron las respuestas individuales de las cuatro neuronas. Sobre la base de investigaciones previas en este campo, Srinivasan y sus colegas asumieron que las cuatro neuronas anatómicamente idénticas responderían de la misma forma, al mismo tiempo, ante las mismas señales medioambientales.

Sorprendentemente, las neuronas sensoriales reaccionaron de formas muy diferentes, y durante tiempos distintos, dependiendo de la concentración de las feromonas y de la actividad sináptica con otras neuronas. En algunos casos, una neurona reaccionaba rápidamente ante el olor de la feromona, y en otros la misma neurona básicamente se apagaba y dejaba de enviar señales sensoriales, incluso en presencia de una elevada concentración de feromonas.

Con solo cuatro neuronas sensoriales, el macho es capaz de realizar sofisticados cálculos sobre la concentración de ciertas feromonas que son segregadas por otros C. elegans que buscan atraer a una pareja. El gusano, pese a su cantidad bajísima de neuronas, básicamente calcula una derivada de la curva de concentración y utiliza esa información para decidir hacia dónde moverse con la mayor probabilidad de encontrar una pareja adecuada.

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