Los patrones de color de las mariposas revelan pistas sobre los genes que construyen las alas de los insectos

November 30, 2017 <img src="https://antimoscas.es/wp-content/uploads/painted-lady-butterfly.jpg" "painted lady butterfly"

Investigadores de la Universidad de Manitoba estudiaron los patrones de color en varias especies de mariposas, incluyendo las damas pintadas (Vanessa cardui), y los genes subyacentes que impulsan esos patrones, revelando un límite de compartimento no detectado previamente que puede existir en las alas de todos los insectos holometabólicos. (Fotografía: Jeffrey Marcus, Ph.D., y Roohollah Abbasi, Ph.D.)

Por Vanesa Campos

Las alas de las mariposas son lienzos naturales decorados con elaborados patrones de color, pero cómo estos patrones se desarrollan y evolucionan es aún incompletamente entendido. Ahora, un nuevo estudio en Reportes Científicos ha identificado el código genético por el cual las mariposas pueden asignar patrones de color a diferentes partes de sus alas durante el desarrollo. El código se basa en un conjunto de genes llamados factores de transcripción que establecen compartimentos en las alas de la mayoría de los insectos. Cada compartimento, cuya "dirección" está determinada por la combinación de genes que están activos en ese sector del ala, puede desarrollar diferentes patrones de color independientemente de los otros compartimentos.

"Ahora tenemos un modelo para el sistema de dirección que las mariposas y las polillas utilizan para hacer individuar diferentes partes de sus alas", explicó el biólogo Jeffrey Marcus, Doctor en Filosofía, de la Universidad de Manitoba, quien dirigió el estudio. "Es en parte debido a esta capacidad de producir diversidad de patrones de color que tantas especies de mariposas hermosamente diferentes han evolucionado."

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Vanesa Campos

Los primeros estudios genéticos en Drosophila melanogaster mostraron que el antepasado está dividido en dos compartimentos de desarrollo: El compartimento posterior está definido por la actividad de un gen llamado engrailed, mientras que el compartimento anterior está definido por la ausencia de este gen. En la frontera entre los compartimentos anterior y posterior, las células expresan un gen llamado decapentaplegic (o dpp). Estas células secretan dpp proteína que se difunde, creando un gradiente y actuando como una señal . Dependiendo de la concentración de dpp, otros genes se activan y determinan dónde se encuentran las venas del ala. Estos otros genes también crean patrones como las manchas oculares a una distancia específica del límite.

Marcus y su antiguo estudiante Roohollah Abbasi, Ph.D., notaron que en las mariposas del género Vanessa, las manchas oculares 3 y 4 están siempre correlacionadas entre sí: pueden ser ambas bastante grandes o ambas ausentes. Las dos manchas oculares que las unen, las manchas 2 y 5, también están altamente correlacionadas entre sí. Un patrón similar ya se había observado en otras especies de mariposas (Bicyclus anynana y especies del género Junonia). Este arreglo se asemeja a las dimensiones y organización de los patrones de expresión génica en Drosophila alas alrededor de la frontera anterior-posterior (A-P), pero "el único problema era que esto no correspondía a la frontera A-P; es muy posterior a donde está la frontera A-P", dijo Marcus. Eso es lo que les llevó a sospechar que podría haber otro compartimiento del ala.

Para demostrar que de hecho habían identificado otro compartimiento, Marcus y Abbasi observaron mariposas que naturalmente habían perdido el cromosoma w en algunas de sus células, produciendo así mosaicos hembra/macho. Observando las regiones de los parches masculinos (donde se perdió el cromosoma w) en las mariposas femeninas, los investigadores encontraron un límite clonal predecible entre las manchas oculares centrales 3 y 4.

A continuación los investigadores buscaron este límite en Drosophila alas. Usando métodos genéticos, los investigadores generaron células alares con pelos amarillos y observaron cómo esos clones se dividían a través del desarrollo. "Hicimos un montón de clones, y he aquí que encontramos el límite clonal en Drosophila", dijo Marcus. Ese límite está en la parte posterior de la Drosophila wing.

Los investigadores creen que este compartimento está presente no sólo en Drosophila y mariposas sino probablemente en todos los insectos holometabólicos. No saben todavía qué genes son responsables de hacer que este compartimento sea un límite, pero cada compartimento está probablemente definido por una combinación diferente de factores de transcripción que lo identifican de manera única, dijo Marcus.

"Nuestro trabajo también muestra que la investigación que utiliza organismos modelo no tradicionales tiene el potencial de enseñar a la comunidad científica muchos aspectos fundamentales de la biología del desarrollo que pueden no ser aparentes en la investigación en sistemas más tradicionales como las moscas de la fruta", añadió Marcus. "Las moscas de la fruta también poseen el compartimento de desarrollo posterior del ala que descubrimos en las mariposas, pero debido a que sus alas son pequeñas y tienen menos puntos de referencia visibles, cuatro décadas de investigación sobre el desarrollo de las alas en las moscas de la fruta no lo han tenido en cuenta. En las mariposas, podemos usar los patrones de color como puntos de referencia, haciendo más obvia la arquitectura de desarrollo subyacente de todas las alas de los insectos. Twitter: @vcallier. Correo electrónico: vcallier@gmail.com