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Los rápidos avances en las tecnologías de secuenciación de próxima generación (NGS) están proporcionando oportunidades emocionantes para sondear los fundamentos moleculares de una amplia gama de adaptaciones ecológicas genéticamente complejas en una amplia diversidad de organismos no modelo1–3. Este enfoque es extremadamente poderoso porque establece una base para los estudios de genómica funcional y de poblaciones de organismos con una ecología o historia evolutiva especialmente interesante y/o bien descrita, así como de organismos de interés práctico, como plagas agrícolas y vectores de enfermedades. Por lo tanto, las tecnologías NGS están conduciendo a rápidos avances en los campos de la ecología y tienen el potencial de abordar problemas como la comprensión de las bases mecanicistas de las respuestas biológicas al rápido cambio climático contemporáneo4, la propagación de especies invasoras5 y las interacciones huésped-patógeno6,7.
El extraordinario potencial de las tecnologías NGS para abordar cuestiones básicas y aplicadas en ecología y biología evolutiva se debe en parte al hecho de que estos enfoques se pueden aplicar a cualquier organismo a un costo moderado que es factible para la mayoría de los laboratorios de investigación. Además, estos enfoques proporcionan información de todo el genoma sin la necesidad de recursos genéticos a priori, como un chip de microarrays o una secuencia completa del genoma. Sin embargo, para maximizar la productividad de los experimentos de NGS se requiere una cuidadosa consideración del diseño experimental, incluyendo cuestiones como el tiempo de desarrollo y la especificidad tisular del muestreo de ARN. Además, las habilidades técnicas requeridas para analizar las cantidades masivas de datos producidos por estos experimentos, a menudo hasta varios cientos de millones de lecturas de secuencias de ADN, han sido un desafío particular y han limitado la implementación generalizada de los enfoques NGS.
Los recientes estudios de RNA-Seq sobre las bases transcripcionales de la diapausa en el mosquito invasor y médicamente importante Aedes albopictus proporcionan un ejemplo útil de algunos de los protocolos experimentales que se pueden emplear para aplicar con éxito la tecnología NGS para estudiar las bases moleculares de una adaptación ecológica compleja en un organismo no modelo 8-10. A. albopictus es una especie altamente invasora que es originaria de Asia, pero recientemente ha invadido América del Norte, América del Sur, Europa y África11,12. Al igual que muchos insectos templados, las poblaciones templadas de A. albopictus sobreviven durante el invierno entrando en un tipo de latencia conocida como diapausa fotoperiódica. En A. albopictus, la exposición de las hembras pupales y adultas a días cortos (otoñales) conduce a la producción de huevos en diapausa en los que se completa el desarrollo embriológico, pero la larva de farato dentro del corion del huevo entra en una detención del desarrollo que hace que el huevo sea refractario al estímulo de eclosión15-17. Los huevos con diapausa son más resistentes a la desecación5,18 y contienen más lípidos totales19 que los huevos sin diapausa. La diapausa fotoperiódica en A. albopictus es, por lo tanto, una plasticidad fenotípica adaptativa controlada por la madre que es esencial para sobrevivir a las duras condiciones del invierno en ambientes templados. A pesar de la importancia ecológica bien entendida de la diapausa fotoperiódica en una amplia gama de insectos20,21, la base molecular de esta adaptación crucial no está bien caracterizada en ningún insecto22. En organismos como A. albopictus que experimentan una diapausa embrionaria en la etapa larvaria de famarato, sigue siendo un desafío particularmente apremiante comprender cómo la señal fotoperiódica recibida por la madre se transmite a la descendencia y persiste a lo largo del curso del desarrollo embrionario para causar la detención en la etapa larvaria de famarato.
Este protocolo describe la cría de mosquitos, el diseño experimental y los análisis bioinformáticos para los experimentos de NGS (secuenciación del transcriptoma) realizados para dilucidar los componentes transcripcionales de la diapausa fotoperiódica en A. albopictus. Este protocolo se puede utilizar para estudios adicionales de diapausa en A. albopictus, se puede adaptar para investigar la diapausa en otras especies estrechamente relacionadas, como otros mosquitos aedine que experimentan diapausa en huevos23, y también es más relevante en general para emplear enfoques de NGS para estudiar las bases transcripcionales de cualquier adaptación compleja en cualquier insecto.