Influencia de las hormonas en el comportamiento de apareamiento de las hembras en las moscas de la fruta

La copulación es esencial para la reproducción de muchas especies, incluyendo a las moscas de fruta conocidas como Drosophila melanogaster. Estudiar estas moscas ayuda a los investigadores a entender cómo funciona el comportamiento sexual a nivel de neuronas y moléculas. Las moscas hembras a menudo deciden si aparearse o no según su estado físico y el entorno que las rodea.

#Comportamiento de Apareamiento de las Hembras

Las hembras vírgenes de Drosophila evalúan a los posibles compañeros prestando atención a la canción de cortejo de los machos y a un aroma conocido como feromona sexual. Cuando una hembra está interesada, puede responder deteniéndose y abriendo una parte de su cuerpo llamada placa vaginal. Si no le interesa, puede rechazar a los machos pateándolos, moviendo sus alas o empujando su ovipositor, que se usa para poner huevos. Una vez que se aparean, las hembras tienden a rechazar a los machos durante varios días, principalmente al no abrir la placa vaginal tan a menudo y empujando más el ovipositor.

Para que las hembras decidan aparearse, necesitan circuitos neuronales específicos que controlen su receptividad. Sin embargo, no se sabe mucho sobre cómo se desarrollan estos circuitos neuronales y cómo esto afecta la disposición de una hembra a aparearse.

#Genes Involucrados en la Diferenciación Sexual

Dos genes importantes en Drosophila son doublesex (dsx) y fruitless (fru). Estos genes desempeñan un papel crucial en la determinación de los rasgos sexuales de estas moscas, incluyendo comportamientos relacionados con el apareamiento. En los machos, ciertas formas de Fru y Dsx son necesarias para cortejar a las hembras de manera efectiva. En las hembras, aunque Fru no está presente en una forma funcional, el gen Dsx aún influye en algunos de sus comportamientos de apareamiento.

Tanto dsx como fru son esenciales para moldear las diferencias entre las moscas machos y hembras durante su desarrollo neuronal. Por ejemplo, neuronas específicas que están vinculadas al comportamiento de cortejo de los machos son reguladas por estos genes. Las vías neuronales que perciben señales de cortejo también contienen neuronas que son específicas de machos o muestran diferencias entre los sexos.

En el caso de una vía química que involucra una sustancia llamada acetato de cis-vaccenilo (cVA), que inhibe el cortejo de los machos, todos los componentes de esta vía están conectados al gen fru, subrayando su importancia.

#Control Hormonal del Desarrollo

Durante el desarrollo, la hormona protoracicotrópica (PTTH) influye en la transición de las etapas juveniles a adultas en Drosophila, al igual que ciertas hormonas en los mamíferos. PTTH ayuda a desencadenar cambios en el sistema nervioso a medida que las moscas maduran. La ecdysona, una hormona desencadenada por PTTH, juega un papel significativo durante la muda y metamorfosis y afecta cómo se desarrolla el sistema nervioso.

La ecdysona se une a sus receptores, EcR-A y EcR-B1, permitiendo que las neuronas lean sus niveles y respondan en consecuencia. Estos receptores son vitales para la formación de las estructuras específicas necesarias para el cortejo masculino. Sin embargo, aún no está claro cómo la ecdysona impacta el desarrollo de los comportamientos de apareamiento de las hembras, particularmente cómo afecta a las neuronas que expresan fru y dsx.

#Factores que Influyen en la Receptividad Femenina

Los estudios anteriores se han centrado principalmente en lo que regula la receptividad femenina en lugar de cómo responden las hembras a los machos después de aparearse. En hembras vírgenes, neuronas específicas responden a señales de los machos. Cuando las hembras son receptivas, abren la placa vaginal, un proceso regulado por ciertas neuronas. Después de aparearse, una sustancia llamada péptido sexual en el líquido seminal del macho interactúa con neuronas sensoriales en el sistema reproductivo de la hembra, lo que luego afecta su actividad neuronal, reduciendo su receptividad.

Otras sustancias en el sistema nervioso, como los neuropéptidos y monoaminas, también juegan papeles vitales en influir en la receptividad femenina. Si bien muchos estudios han identificado neuropéptidos y monoaminas clave que afectan la receptividad, quedan preguntas sobre si estas sustancias regulan la formación de circuitos neuronales involucrados en la receptividad.

#Investigando los Factores que Influyen en la Receptividad

Para entender qué influye en la receptividad de una hembra Drosophila virgen, los investigadores examinaron varias líneas genéticas. Encontraron que PTTH es esencial para la receptividad durante el desarrollo de las moscas. Las neuronas de PTTH expresan el gen dsx, indicando una conexión con la diferenciación sexual. PTTH impulsa la producción de ecdysona, una hormona crítica para el proceso de maduración.

Los investigadores descubrieron que la pérdida de PTTH llevó a un aumento de la receptividad en hembras vírgenes. Pusieron a prueba esta mayor receptividad administrando ecdysona a las larvas, mostrando la importancia de esta hormona. Reducir la expresión de los receptores de ecdysona en ciertas neuronas afectó aún más las tasas de apareamiento de las hembras.

#El Papel de PTTH en la Receptividad Femenina

Para entender cómo PTTH afecta la receptividad femenina, los científicos realizaron varios experimentos. Al probar hembras de mosca que carecían de PTTH, los investigadores encontraron que estas hembras tenían una mayor tasa de copulación y un tiempo de espera más corto para aparearse en comparación con las moscas normales. Este resultado sugiere que PTTH desempeña un papel negativo en la receptividad femenina.

Al manipular los niveles de PTTH y de la hormona ecdysona, pudieron determinar las interacciones que influenciaban los comportamientos de apareamiento en hembras. Por ejemplo, los comportamientos de apareamiento de las hembras mejoraron con la adición de ecdysona en moscas mutantes que carecían de PTTH.

#Examinando Neuronas Relacionadas con la Receptividad

Con un enfoque en las neuronas que expresan PTTH, los investigadores utilizaron herramientas genéticas para visualizar estos circuitos neuronales. Confirmaron que las neuronas de PTTH están efectivamente vinculadas al gen dsx, indicando que son parte del proceso de diferenciación sexual. Sin embargo, cuando los científicos activaron estas neuronas durante ciertas etapas del desarrollo, no cambiaron la receptividad femenina.

Investigaciones adicionales mostraron que el periodo crítico para la actividad de las neuronas de PTTH que influyen en la receptividad era durante una etapa larval específica. Activar las neuronas de PTTH en esta etapa disminuyó la receptividad, mientras que la activación en otras etapas no arrojó resultados significativos.

#Ecdysona y sus Receptores

La ecdysona es vital para controlar varios procesos de desarrollo en Drosophila. Los investigadores querían ver si la ecdysona impactaba la función neuronal relacionada con el apareamiento femenino. Descubrieron que los receptores de ecdysona, específicamente EcR-A, estaban presentes en las neuronas que manejan la receptividad femenina.

Cuando se interrumpió la función de EcR-A en estas neuronas, las moscas mostraron tasas de copulación reducidas. Este hallazgo indicó que EcR-A juega un papel crucial en la determinación de la receptividad femenina a medida que maduran. Si bien reducir EcR-B1 no afectó significativamente la receptividad, el impacto de EcR-A fue evidente.

#Cambios Morfológicos en Neuronas

También era esencial entender cómo la estructura de las neuronas cambiaba en respuesta a las actividades hormonales. Al monitorear los patrones de crecimiento neuronal, los investigadores notaron cambios significativos en la morfología de neuronas específicas después de la manipulación hormonal. Estos cambios se observaron desde la etapa de pupa y persistieron en la adultez.

Los investigadores hipotetizaron que los cambios morfológicos en las neuronas pC1 podrían afectar cómo estas neuronas se conectan e interactúan con otras neuronas, influyendo así en los comportamientos de apareamiento. Los cambios en la estructura de estas neuronas estaban relacionados con las tasas de copulación reducidas observadas en ciertas condiciones experimentales.

#Conclusión

PTTH juega un papel crucial en controlar la receptividad femenina en Drosophila al regular los niveles de ecdysona. La interacción entre las señales hormonales y el desarrollo neuronal influye en cómo responden las hembras a los machos para aparearse. Los conocimientos obtenidos de esta investigación pueden extenderse a la comprensión de procesos similares en otras especies, ampliando el conocimiento sobre el comportamiento sexual y las estrategias reproductivas.

En última instancia, estos descubrimientos abren el camino a más estudios sobre cómo los mecanismos hormonales y neuronales gobiernan el comportamiento sexual en diversas especies, contribuyendo a una mejor comprensión de la biología tanto de los insectos como de los mamíferos.