Un estudio reciente arroja luz sobre la compleja dinámica del comportamiento grupal en animales, en particular dirigido a cómo la diversidad genética dentro de los grupos puede conducir a mejores beneficios de supervivencia. Bajo el liderazgo de los investigadores de la Universidad de Chiba en Japón, el estudio de las moscas de la fruta utiliza un organismo modelo para investigar la interacción crítica entre la flexibilidad del comportamiento, la evitación de depredadores y la dinámica colectiva.
Los grupos de animales, desde las escuelas de pesca hasta las aves, exhiben un comportamiento colectivo que evita su capacidad para evitar depredadores y evitar eficientemente la alimentación. A pesar de la observación generalizada de tal comportamiento en la naturaleza, los mecanismos genéticos y neurales subyacentes son poco conocidos. Los análisis genéticos tradicionales han vinculado con éxito las características individuales con las variaciones genómicas, pero el comportamiento grupal proviene de interacciones complejas entre individuos con diferentes composición genética. Esto causa problemas para los estudios de asociación de todo el genoma (GWAS), que generalmente se centran en las propiedades a nivel individual en lugar de las propiedades emergentes de los grupos.
Para abordar esta brecha, el equipo de investigación llevó a cabo experimentos innovadores con 104 líneas genéticamente diferentes de moscas de frutas. Simularon los ataques de depredadores mostrando formas de crecimiento en una pantalla y observaron cómo reaccionaron las moscas y grupos individuales. Es interesante que aunque las moscas solitarias tienden a congelarse en respuesta a las amenazas observadas, que reanudan rápidamente la actividad normal dentro de los grupos después de haber visto moverse a sus colegas. Este comportamiento «esquivo» resultó depender fuertemente de las instrucciones visuales de sus compañeros.
A través de sus estudios, los investigadores identificaron genes específicos que influyen en las reacciones de las moscas a sus amigos grupales, con el gen PTP99A que aumenta como un jugador importante. Se descubrió que este gen, que regula varias funciones celulares y neurales, influye en la expresión génica en las neuronas de lámina del sistema visual de la mosca, crítica para la detección de movimiento.
Los investigadores también desarrollaron un nuevo enfoque analítico, llamado Estudio de Asociación Superior (GHAS) en todo el genoma, para registrar las complejas propiedades biológicas que surgen a nivel de grupo o población. En lugar de identificar las variantes genéticas asociadas con las características individuales, este método investiga cómo las diferencias genómicas contribuyen al comportamiento colectivo, lo que finalmente proporciona información sobre cómo la coordinación y la resistencia de la diversidad genética dentro de las formas colectivas biológicas.
Es notable que el estudio enfatizara que la mezcla de grupos genéticamente diferentes reforzó su rendimiento de supervivencia. Cuando se agruparon volando desde diferentes orígenes genéticos, los investigadores descubrieron que estas combinaciones mostraron reacciones de ansiedad más fuertes de lo esperado cuando estaban en promedio en una línea de grupos. Esta respuesta reforzada parecía ofrecer beneficios de supervivencia considerables.
Utilizando un enfoque de interacción para una computadora animal, los investigadores crearon simulaciones virtuales de moscas y vieron las reacciones de las arañas de salto reales a diferentes patrones de comportamiento. Descubrieron que el tiempo de congelación variado entre los miembros del grupo, en combinación con el comportamiento sincronizado, redujo considerablemente los riesgos de depredación, mientras que es posible la movilidad necesaria para la búsqueda de alimentación.
Esta investigación innovadora establece una comprensión fundamental de cómo la diversidad genética y neural contribuye al comportamiento colectivo adaptativo. Las implicaciones de estos hallazgos pueden extenderse sobre varios dominios, incluido el control de plagas, la robótica y la inteligencia artificial, posiblemente ayudando a los sistemas de enjambre y ofrecer información sobre los trastornos neurológicos.
La exploración continua en esta área puede permitir a los investigadores replicar tales hallazgos en otras especies, de modo que se abren nuevas formas para aplicar el conocimiento que proviene de comprender el comportamiento del grupo en un contexto biológico.
