Caenorhabditis elegans, o C. elegans, estos nematodos viven sus vidas de dos semanas de duración en vegetación podrida, comiendo bacterias y evitando depredadores. Sin embargo, C. elegans no siempre vive un estilo de vida tan simplista. Bajo el estrés ambiental, como cuando la sobrepoblación conduce a la falta de alimentos, estas criaturas pueden cambiar al modo de supervivencia, deteniendo el envejecimiento durante meses y tratando de enganchar un viaje a una nueva ubicación uniéndose a otros animales.

Los investigadores [VIDEO]de Caltech ahora han descubierto cómo este gusano, con un sistema neurológico tan limitado, puede cambiar tan drásticamente sus comportamientos.

Los hallazgos pueden tener implicaciones para comprender cómo los nematodos parásitos encuentran e infectan a los hospederos.

El trabajo fue realizado en el laboratorio de Paul Sternberg, profesor Bren de Biología. La investigación se describe en un documento que apareció recientemente en Actas de la Academia Nacional de Ciencias .

Cuando un gusano de C. elegans se da cuenta de que su entorno está sobrepoblado y la comida se está agotando, cambia a lo que se conoce como el estado dauer. Estos #gusanos Dauer son capaces de detener el desarrollo y la alimentación, y pueden sobrevivir en este estado de seis a ocho meses.

Mientras tanto, estos gusanos no pueden durar para siempre en este modo de supervivencia y deben reubicarse en una mejor ubicación. Sin embargo, C. elegans generalmente solo puede moverse sin moverse muy lejos, lo que significa que no pueden escapar de las malas condiciones que desencadenaron el estado dauer en primer lugar.

Por lo tanto, necesitan engancharse a otros animales, como caracoles o moscas. Para hacer esto, un gusano se adormecerá, un proceso en el cual el gusano se para directamente sobre su cola y agita vigorosamente como si tratara de tomar un taxi. Normalmente, los gusanos de C. elegans no se nidifican. Pero cuando los gusanos Dauer lo hacen, es más probable que se enganchen con un animal que pasa. Además, mientras que C. elegans normalmente es repelido por el dióxido de carbono (debido a que es probable que el gas haya sido emitido por un depredador cercano).Estos drásticos cambios de comportamiento se conocen desde hace algunos años, pero la pregunta aún persiste.

¿Cómo puede un gusano con un sistema nervioso tan pequeño adquirir comportamientos que son tan diferentes de sus estados normales?

"Decidimos basarnos en el trabajo previo de un ex estudiante de posgrado, Oren Schaedel [Ph.D. '10], que midió los niveles de expresión de todos los 20,000 genes dentro de C. elegans", dice el estudiante de posgrado y primer autor James Siho Sotavento.

"Al observar cómo la expresión génica cambió cuando los gusanos entraron en modo Dauer, descubrimos que 8,000 genes se vieron afectados, ¡un gran porcentaje! En particular, notamos que los genes [VIDEO]que codifican ciertos tipos de moléculas de señalización neuronal llamadas neuropéptidos se regulaban sorprendentemente, o aumentado. Elegimos centrarnos en los neuropéptidos para ver si podíamos descubrir más acerca de cómo el sistema neural limitado del gusano puede implementar cambios tan drásticos en el comportamiento ".

Las neuronas están cableadas físicamente juntas para formar circuitos con estructuras llamadas sinapsis. Las neuronas envían señales químicas y eléctricas a otras neuronas conectadas a través de estas sinapsis, como hablar directamente a un grupo selecto de personas. Sin embargo, una neurona también puede enviar un grito masivo similar a un mensaje a una multitud al liberar sustancias químicas llamadas neuropéptidos, que se filtran a través del espacio intercelular e indican a las neuronas que pueden no estar conectadas a través de las sinapsis.

El equipo de Caltech descubrió que cuando C. elegans entra en el estado de dauer, más de la mitad de los genes que codifican los neuropéptidos se activan con más fuerza, lo que indica que los gusanos están enviando muchos más mensajes en masa.

"Nos preguntamos si este aumento en neuropéptidos fue responsable de la transición a dauer. Para probar esto, utilizamos una cepa mutante de C. elegans que es defectuosa en el gen sbt-1, que controla una gran fracción de neuropéptidos", dice el graduado estudiante y coprimer autor Pei-Yin Shih. "Encontramos que los niveles reducidos generales de neuropéptidos hacen que sea mucho menos probable que un animal bajo estrés entre en el estado de dauer".

Los mutantes sbt-1 no mostraron ninguna atracción al dióxido de carbono y su nictation era débil, lo que sugiere que el aumento de neuropéptidos es un requisito crítico para C. elegans para entrar realmente en el modo de supervivencia y obtener acceso a comportamientos de búsqueda de portadores.

"Estos animales no solo están hibernando; en realidad, son desencadenados por sus entornos para reconectar sus propios cerebros", dice Shih.

FMRFamides

Un subconjunto particular de neuropéptidos que aumenta durante la etapa dauer es un grupo evolutivamente antiguo llamado FMRFamides. Muchas especies de nematodos parásitos, que son responsables de enfermedades en millones de personas en todo el mundo, también contienen FMRFamides.

"Los nematodos parásitos solo tienen una etapa dentro de su ciclo de vida en la que son verdaderamente infecciosos y deben encontrar un huésped", dice Lee. "Durante esta etapa, no se alimentan, se reducen, y son muy similares a los dauer. Por lo tanto, ahora estamos interesados ​​si lo que hemos aprendido sobre los neuropéptidos en C. elegans puede ser llevado a los parásitos gusanos Debido a que la familia FMRFamide parece permitir el acceso a nuevos comportamientos de búsqueda de portadores en C. elegans, creemos que el estudio de FMRFamides puede revelar estrategias para alterar los comportamientos de búsqueda de hospedadores de nematodos parásitos , y arrojará luz sobre cómo los sistemas nerviosos pueden cargar hasta diferentes funciones y comportamientos en diferentes circunstancias ".

El documento se titula "Los péptidos tipo FMRFamide expanden el repertorio conductual de un sistema nervioso densamente conectado". #Ciencia