Cómo las mariposas diseñan las superficies de las alas superiores e inferiores de manera diferente

22 de febrero de 2018 <img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/butterfly-dorsal-and-ventral-wing-patterns.jpg" "patrones de las alas dorsales y ventrales de las mariposas"

Las mariposas a menudo muestran patrones de color sorprendentemente diferentes en los lados dorsales (arriba) y ventrales (abajo) de sus alas, como en los ejemplos Morpho menelaus y Panacea regina (fila superior) y en Bicyclus anynana (abajo) que se muestran arriba. Los investigadores de la Universidad Nacional de Singapur han identificado los factores de transcripción de genes en las mariposas que están involucrados en el desarrollo de estos diferentes patrones. (En todos los pares mostrados, los patrones dorsales se muestran a la derecha y los ventrales a la izquierda). (Imagen originalmente publicada en Prakash y Monteiro 2018, Proceedings of the Royal Society B, CC BY 4.0)

Por Vanesa Campos

Un ala de mariposa se describe a menudo como un lienzo, pero en realidad son dos: Los patrones en las superficies dorsal y ventral son típicamente diferentes porque han desarrollado diferentes funciones. El lado ventral (lado inferior, visto cuando las alas están cerradas) se utiliza a menudo para el camuflaje y la evitación de depredadores, mientras que el lado dorsal (lado superior, visto cuando las alas están abiertas) se utiliza para la señalización sexual.

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Vanesa Campos

Un gen llamado capitular A parece esencial para la diferenciación entre las superficies dorsales y ventrales del ala, según un nuevo estudio en Procedimientos de la Sociedad Real B. El gen, que también está presente en escarabajos y moscas, desarrolló esta novedosa función de patrón en las mariposas.

El factor de transcripción capitular se expresa sólo en la superficie dorsal del ala en las moscas y es necesario para el desarrollo normal del ala: Si se elimina el gen, la mosca no desarrolla alas. Las mariposas tienen copias duplicadas del gen, capitular A y capitular B.

"Esta doble dosis de diversidad [...] significa que las alas de la mariposa, al desarrollarse, deben ser capaces de decir qué lado es cuál en las primeras etapas de desarrollo, para iniciar procesos de patrones distintos y, en última instancia, mecanismos de coloración", dice Arnaud Martin, biólogo de mariposas de la Universidad George Washington, que no participó en el trabajo. </Para investigar el papel de cada copia, Anupama Prakash, una estudiante graduada en el laboratorio de Antónia Monteiro, Ph.D., en la Universidad Nacional de Singapur, usó el método de edición genética CRISPR/Cas9 para eliminarlos. Prakash encontró que noquear a cualquiera de las copias de capitulativas en algunos individuos evitó el desarrollo de las alas por completo, pero, curiosamente, noquear a las aptas A en otros individuos, presumiblemente en clones más pequeños que aún permitían que las alas crecieran hasta un tamaño normal, causó que el patrón de las alas ventrales en las Bicyclus anynana -mariposas apareciera en la superficie del ala dorsal. "Así que, mientras que ambas capitulares copias tienen una función conservada en el desarrollo de las alas, capitulares A evolucionaron una nueva función en la especificación del patrón," explica Prakash.

Los investigadores también observaron dónde se estaban expresando las capitulares A y B. Como en las moscas y los escarabajos, capítulo A y capítulo B se expresaban sólo en la superficie dorsal del ala. Curiosamente, la expresión capitular estaba ausente en el área del ala que se convertiría en un centro de la mancha ocular en la superficie dorsal del ala. Las manchas oculares evolucionaron hace aproximadamente 90 millones de años en las superficies ventrales del ala; las manchas oculares en las superficies dorsales del ala, donde se expresa capitular , evolucionaron mucho más tarde, hace sólo 50 millones de años. Por lo tanto, parece que capitular A estaba reprimiendo el desarrollo de las manchas oculares, y hace unos 50 millones de años las mariposas encontraron una forma de eliminar capitular en los lugares específicos donde eventualmente evolucionaron las manchas oculares. </Lo que es muy interesante es que en los mutantes con manchas extra en la superficie dorsal, estos mutantes tienen manchas extra de represión de capítulo A, lo que sugiere que eliminar capítulo A es un paso necesario en la evolución del número de manchas en la superficie dorsal", dice Monteiro.

Los investigadores están ahora viendo cómo capítulo A evolucionó su nueva función y cómo adquirió nuevos objetivos aguas abajo. "Estoy deseando ver cómo apto A, en particular, está conectado a las instrucciones de desarrollo que hacen que los dos lados de las alas sean tan diferentes", dice Martin. "Es un trabajo elegante en un sistema de modelo estupendo. "