Os Segredos da Longevidade dos Reis e Rainhas dos Formigas
Explore por que os membros reprodutivos das térmitas vivem mais do que os outros.
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Índice
Colônias de cupins são sociedades fascinantes onde alguns membros, conhecidos como reis e rainhas, vivem muito mais que o resto. Esses membros Reprodutivos não apenas se reproduzem; eles têm uma habilidade especial de viver por muitos anos, às vezes até duas décadas. Isso não só é mais longo que os outros cupins na colônia, mas também mais que muitos outros insetos que vivem sozinhos.
Castas Reprodutivas em Cupins
Em uma colônia de cupins, existem papéis diferentes. Os reis e rainhas são responsáveis pela reprodução, enquanto os trabalhadores e soldados cuidam dos jovens, defendem a colônia e coletam comida. Os trabalhadores e soldados geralmente têm vidas mais curtas, muitas vezes durando menos de quatro anos, enquanto as castas reprodutivas podem prosperar por muito mais tempo.
O que faz os reis e rainhas serem tão especiais? Uma razão é que eles têm altas taxas de reprodução e longas vidas, graças à ajuda dos trabalhadores e soldados. Sem as pressões das tarefas diárias e perigos, eles podem se concentrar em produzir descendentes.
Por Que Reis e Rainhas Vivem Mais?
Várias teorias foram propostas para explicar por que os reis e rainhas dos cupins vivem significativamente mais que os outros membros. Uma ideia chave é que eles estão menos expostos a riscos porque são cuidados pelas castas de trabalhadores e soldados. Isso permite que eles evitem perigos e invistam mais energia na produção de descendentes saudáveis ao longo do tempo.
Alguns estudos se concentraram nos mecanismos biológicos que permitem essas longas vidas e alta fertilidade. Por exemplo, pesquisas indicam que os reis e rainhas têm maneiras especiais de se proteger do Estresse oxidativo, que pode danificar células e encurtar vidas. Essa proteção vem de vários antioxidantes em seus corpos.
O Papel da Telomerase
Outro aspecto interessante é a enzima chamada telomerase, que ajuda a manter as extremidades de seus cromossomos. Essas extremidades, conhecidas como telômeros, encurtam toda vez que uma célula se divide, que é uma parte natural da vida. Quando os telômeros se tornam muito curtos, as células não conseguem mais se dividir, o que pode levar ao envelhecimento e até à morte celular.
A telomerase pode adicionar comprimento de volta a esses telômeros, permitindo que as células, especialmente nos órgãos reprodutivos, continuem se dividindo. Em reis e rainhas, estudos mostraram que a telomerase não apenas está presente em seus sistemas reprodutivos, mas também em outras partes do corpo.
Splicing Alternativo da Telomerase
O que torna esse tópico ainda mais complexo é a ideia de splicing alternativo. Esse é um processo onde um único gene pode produzir diferentes versões de proteínas, chamadas isoformas. Em cupins, o gene da telomerase pode criar várias isoformas que podem ter papéis diferentes no corpo.
Pesquisadores descobriram vários tipos específicos de proteínas de telomerase em cupins. Algumas dessas proteínas são mais ativas nos órgãos reprodutivos, enquanto outras são encontradas nos tecidos somáticos (do corpo). Essa distribuição é essencial para entender sua Longevidade.
Os Diferentes Papéis da Telomerase
A telomerase não trabalha apenas nos telômeros; parece ter vários papéis no corpo. Estudos em outros animais, como humanos, mostraram que a telomerase pode estar envolvida em funções como reparar DNA e proteger células de danos.
Nos cupins, parece haver um padrão semelhante, onde a telomerase pode estar atuando fora de seu papel típico relacionado aos telômeros. Por exemplo, algumas descobertas sugerem que a telomerase pode ajudar a proteger os cupins contra o estresse oxidativo. Isso seria crucial para reis e rainhas que enfrentam muitos perigos, mesmo sendo cuidados por outros.
Observações em Tecidos Somáticos
Estudos mostraram que a telomerase está presente nos tecidos corporais dos cupins, especialmente em membros reprodutivos como reis e rainhas. Essa presença levanta a questão de por que uma enzima tipicamente ligada à divisão celular e reprodução também é encontrada em tecidos não reprodutivos.
A ideia é que a telomerase pode desempenhar um papel protetor nos tecidos somáticos, talvez ajudando a manter as células saudáveis e funcionais ao longo do tempo. Ao fazer isso, pode contribuir para a vida prolongada dessas castas reprodutivas.
Os Processos de Ativação da Telomerase
Pesquisadores têm explorado como a telomerase é ativada nos reis e rainhas dos cupins. Mecanismos diferentes podem trabalhar juntos para garantir que a enzima funcione efetivamente. Por exemplo, sinais celulares específicos podem aumentar a produção de telomerase em resposta ao estresse. Essa ativação permite que os reis e rainhas protejam melhor suas células.
Além disso, vários estudos mostraram que a atividade da telomerase varia entre as diferentes castas dentro da colônia. Por exemplo, os trabalhadores geralmente mostram níveis mais baixos de atividade de telomerase em comparação com os reis e rainhas de longa vida. Essa diferença reforça a ideia de que a telomerase tem um papel em promover a longevidade nesses membros reprodutivos.
Quanto Tempo Eles Vivem?
A expectativa de vida varia bastante entre as diferentes castas de cupins. Enquanto trabalhadores e soldados frequentemente vivem por alguns anos, os reis e rainhas podem sobreviver por muito mais tempo em ambientes controlados. Essa vida prolongada é um aspecto fascinante de sua biologia e levanta questões sobre como eles conseguem tal longevidade.
Algumas descobertas sugerem que em condições ideais, os reis e rainhas dos cupins podem viver mais de 20 anos. Essa expectativa de vida notável é significativamente diferente da de seus pares não reprodutivos, enfatizando as adaptações únicas dos reprodutores.
Desafios na Compreensão
Apesar dos avanços, ainda há muitas lacunas na compreensão de como exatamente a telomerase funciona dentro dos cupins e quais fatores contribuem para a longevidade dos reis e rainhas. Diferentes espécies podem exibir padrões diferentes, e a pesquisa em insetos sociais ainda está evoluindo.
Embora tenha havido muito foco em estudar o papel da telomerase na divisão celular e envelhecimento em humanos, menos atenção foi dada a como esses princípios se aplicam ao mundo diverso dos insetos. Insetos sociais apresentam modelos únicos para estudar esses tópicos devido a suas estruturas sociais complexas e histórias de vida variadas.
Conclusão
A longevidade dos reis e rainhas dos cupins é um aspecto cativante de sua biologia, mostrando adaptações notáveis que permitem que eles prosperem enquanto garantem a sobrevivência de suas colônias. Ao entender mecanismos como a atividade da telomerase e o splicing alternativo, podemos obter insights sobre as estratégias biológicas que contribuem para suas vidas prolongadas.
A pesquisa nessa área não só ajuda a iluminar as vidas dos cupins, mas também tem implicações mais amplas para nossa compreensão do envelhecimento e longevidade em diferentes espécies, incluindo os humanos. À medida que continuamos a explorar esses tópicos, podemos descobrir mais sobre as incríveis capacidades desses insetos sociais e os processos biológicos que governam a vida.
Título: Extended longevity of termite kings and queens is accompanied by extranuclear localization of telomerase in somatic organs and caste-specific expression of its isoforms
Resumo: Kings and queens of termites are endowed with an extraordinary longevity coupled with lifelong fecundity. We recently reported that termite kings and queens display a dramatically increased enzymatic activity and abundance of telomerase in their somatic organs when compared to short-lived workers and soldiers. We hypothesized that this telomerase activation may represent a non-canonical pro-longevity function, independent of its canonical role in telomere maintenance. Here, we explore this avenue and investigate whether the presumed non-canonical role of telomerase may be due to alternative splicing of the catalytic telomerase subunit TERT and whether the subcellular localization of TERT isoforms differs among organs and castes in the termite Prorhinotermes simplex. We empirically confirm the expression of four in silico predicted splice variants (psTERT1-A, psTERT1-B, psTERT2-A, psTERT2-B), defined by N-terminal splicing implicating differential localizations, and C-terminal splicing giving rise to full-length and truncated isoforms. We show that the transcript proportions of the psTERT are caste- and tissue-specific and that the extranuclear full-length isoform TERT1-A is relatively enriched in the soma of neotenic kings and queens compared to their gonads and to the soma of workers. We also show that extranuclear TERT protein quantities are significantly higher in the soma of kings and queens compared to workers, namely due to the cytosolic TERT. Independently, we confirm by microscopy the extranuclear TERT localization in somatic organs. We conclude that the presumed pleiotropic action of telomerase combining the canonical nuclear role in telomere maintenance with extranuclear functions is driven by complex TERT splicing.
Autores: Ondrej Luksan, M. Pangracova, J. Krivanek, M. Vrchotova, H. Sehadova, R. Hadravova, R. Hanus
Última atualização: 2024-03-29 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.28.587005
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.28.587005.full.pdf
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