La evolución pintada sobre las alas de mariposas

Utilizando un enfoque inverso de pintura por números, científicos han localizado un otro gen que controla el brillante patrón de alas de las mariposas. Dirigido por la ex pasante del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales Nicola Nadeau, en Panamá, los investigadores identificaron variaciones en el gen que corresponde a las variaciones en los colores y patrones de las alas en tres especies diferentes de mariposas del género Heliconius. Publicado en Nature este junio, el descubrimiento pone a los científicos un paso más cerca de descifrar el código responsable de la diversidad y la evolución de las mariposas y polillas.

Alrededor de 45 especies de Heliconius se encuentran en el Neotrópico. También conocidas como mariposas de la flor de la pasión o mariposas de alas largas, tienen más de 400 patrones de alas distintos, por lo general varias formas de rojo, naranja, amarillo, negro y blanco. Los individuos de la misma especie de diferentes regiones tienen diferentes marcas, mientras que múltiples especies en la misma región imitan los patrones de cada una. Las aves locales aprenden a distinguirlas unas de otras como una comida de sabor desagradable, independientemente de la especie. Los científicos usan las mismas señales visuales para descubrir los genes que trabajan tras bastidores.

“Esencialmente, estamos visualizando la evolución en el ala,” comentó el co-autor Owen McMillan, científico del Smithsonian en Panamá. Explica que las mariposas de la flor de la pasión son un modelo único para el estudio de la evolución debido a que diferentes especies han evolucionado formas similares y visibles para la supervivencia, rápida e independientemente. “Podemos conectar los puntos entre los patrones de ala que vemos en la naturaleza y los patrones de genes expresados durante su desarrollo.”

En el estudio, las variantes de un gen llamado cortex se asociaron con los patrones de las alas que evolucionaron independientemente en tres mariposas imitadoras diferentes. A diferencia de otros genes que sólo activan o desactivan un interruptor de color en las células de las alas, los científicos descubrieron que el gen cortex se expresa en diferentes regiones de color en los tejidos del ala en desarrollo en diferentes etapas de crecimiento de las mariposas desde la larva a la pupa hasta adulta.

Una de las características únicas de alas de mariposa y de las polillas es que están cubiertas de escamas diminutas que se parecen a las tejas de un techo. Nadeau, ahora investigadora de la Universidad de Sheffield, comentó: “Parece probable que el cortex asumió un papel en la morfogénesis del ala en el ancestro de todas las mariposas y polillas cuando las empezaron a ser cubiertas de escamas.”

En un estudio independiente publicado en la misma edición de Nature, los científicos descubrieron que el cortex también está implicado en la expresión de todas las alas de color negro hollín en las polillas de los abedules, una famosa adaptación a la contaminación observada durante la revolución industrial en Inglaterra. Ya que las variaciones en el cortex parecen conferir diferentes ventajas de supervivencia a un insecto, puede ser un sitio importante para la evolución rápida, ya que las poblaciones conservan las variantes genéticas en sus hábitats locales.

McMillan señaló que le tomó 10 años en identificar el gen cortex como un factor que influye en la variación del ala de las Heliconius. Ahora que el gen ha sido localizado, los científicos pueden enfocarse en el uso de nuevas tecnologías como la herramienta de edición de genes CRISPR. Al hacerlo, les ayudará a responder a las interrogantes más grandes, comentó, agregando: “El gran reto de este siglo es entender cómo un código genético bastante simple genera la extraordinaria diversidad de nuestro planeta.”

Este trabajo se basa en estudios previos realizados en las mariposas de la flor de la pasión, incluyendo una secuenciación completa del genoma de la Heliconius melpomene, publicado en Nature en el 2012. Los investigadores que participaron en el neuvo estudio trabajaron con mariposas criadas en los insectarios del Smithsonian en Gamboa, Panamá. Próximamente el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales inaugurará el Laboratorio de Ciencias Terrestres Gamboa a finales de este año para ampliar las oportunidades de investigación y colaboración relacionada al tema. (Fuente: STRI/DICYT)