¿Cómo sabe un mamífero recién nacido que rápidamente debe buscar el pezón de la ubre de su madre para empezar a succionar comida? ¿Cómo saben los machos de muchas aves que deben realizar un despliegue de bailes y muestra de plumaje para atraer el interés de la hembra? ¿Cómo saben los machos de las moscas qué sonidos o gestos deben hacer para conseguir que la hembra se interese y puedan copular con ella? Todos estos, y muchos más, son los comportmientos que denominamos «innatos«, que no se aprenden necesariamente sino que se heredan, se transmiten de padres a hijos. Los nuevos individuos que nacen ya llegan equipados con ellos. ¿Pero cuál es el substrato molecular o mecanismo cekular que permite que determinadas conductas sean heredables?
Esta es la pregunta que se planteó un equipo de investigadores japoneses, dirigido por Ryoya Tanaka y Daisuke Yamamoto, de la Universidad de Nagoya y del Instituto de Información y Tecnologías de Comunicación en Kobe, respectivamente. Los resultados de su experimento los han publicado en la revista Science. Para resolver la pregunta anterior acudieron a una especie animal que fue una de las primeras en ser usada como modelo experimental en estudios genéticos: las moscas Drosophila. Y decidieron usar dos especies (Drosophila melanogaster y Drosophila suboscura), separadas evolutivamente de forma significativa, unos 30-35 millones de años (el ancestro común más próximo vivió hace 30-35 millones de años, por ejemplo, para comparar y poner en contexto, el ancestro común más próximo entre macacos Rhesus, Macacca mulatta. y la especie humana, Homo sapiens, vivió hace 25 millones de años). Las dos especies de mosca, D. melanogaster y D. suboscura tienen comportamientos diametralmente distintos durante el cortejo precopulatorio que realiza el macho para atraer el interés de la hembra.
Los machos de la mayor parte de especies de mosca, también en Drosophila, hacen vibrar sus alas para producir un sonido (la «canción nupcial») para cortejar a las hembras como paso previo a la cópula. Se podría decir que los machos «cantan» para atraer a la hembra. Esto es lo que sucede también en D. melanogaster. Sin embargo, los machos de D. suboscura han dsarrollado un cortejo distinto. El macho regurgita una gotita de comida y se la ofrece a la hembra, igualmente como paso previo a la cópula. Las películas que acompañan a la publicación permiten ver estos dos comportamientos de forma muy clara. Los investigadores japoneses se propusieron investigar el substrato genético de este comportamiento innato y se preguntaron si sería posible trasladarlo a otra especie de Drosohila, como D. melanogaster, que no realiza estos obsequios de comida.
El gen que controla los cortejos nupciales en todos los machos de Drosophila se llama Fru. Este gen codifica la proteína FruM y está presente tanto en D. suboscura como en D. melanogaster. Es este mismo gen, Fru, el responsable tanto del canto de los machos en D. melanogaster como el de los regalos de comida en D. suboscura. ¿Dónde está la diferencia? La diferencia la encontraron estos investigadores japonesas al dilucidar en qué neuronas se expresaba el gen Fru. Encontraron que en D. suboscura este gen se expresa en unas pocas neuronas productoras de insulina (apenas 16 o 18 neuronas), y cuando esto ocurre entonces estas neuronas desarrollan unas proyecciones celulares (neuritas) que las conectan con el centro cerebral que controla los comportamientos de cortejo. Sin embargo esto no sucede en D. melanogaster. En D. melanogaster el gen Fru no se expresa en estas neuronas productoras de insulina y estsa no se conectan con el núcleo cerebral controlador de las conductas de cortejos nupciales precópula.
Lo siguiente que hicieron estos científicos japoneses fue generar unas moscas D. melanogaster transgénicas capaces de expresar el gen Fru en las mismas neuronas productoras de insulina y entonces sucedió algo increíble: las moscas D. melanogaster que cantaban para atraer a las hembras empezaron a regurgitar gotitas de comida y a ofrecérselas a las hembras, cambiando completamente su comportamiento innato de cortejo. Activando un solo gen en un nuevo territorio neuronal consiguieron transferir un comportamiento innato entre dos especies de Drosophila separadas evolutivamente por más de 30 millones de años (!).
Este es un ejemplo extraordinario de la relevancia de la epigenética. Lo que diferencia a estas dos especies de Drosophila no es la existencia de genes diferentes, sino la expresión de un mismo gen en distintas células. No cambiamos para nada la secuencia del gen Fru, que sigue intacto en las dos especies, tan solo se altera su capacidad de expresarse en unas determinadas neuronas productoras de insulina o no. Si el gen Fru se expresa en esas neuronas los machos de las moscas Drosophila empiezan a regalar gotitas de comida regurgitada a las hembras. Si el gen Fru no se expresa en esas neuronas entonces las hembras deben contentarse con las canciones que interpretan los machos al hacer vibrar sus alas. Sorprendente no, lo siguiente.