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

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 l铆mite de compartimento no detectado previamente que puede existir en las alas de todos los insectos holometab贸licos. (Fotograf铆a: 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 c贸mo estos patrones se desarrollan y evolucionan es a煤n incompletamente entendido. Ahora, un nuevo estudio en Reportes Cient铆ficos ha identificado el c贸digo gen茅tico por el cual las mariposas pueden asignar patrones de color a diferentes partes de sus alas durante el desarrollo. El c贸digo se basa en un conjunto de genes llamados factores de transcripci贸n que establecen compartimentos en las alas de la mayor铆a de los insectos. Cada compartimento, cuya "direcci贸n" est谩 determinada por la combinaci贸n de genes que est谩n 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 direcci贸n que las mariposas y las polillas utilizan para hacer individuar diferentes partes de sus alas", explic贸 el bi贸logo Jeffrey Marcus, Doctor en Filosof铆a, de la Universidad de Manitoba, quien dirigi贸 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 gen茅ticos en Drosophila melanogaster mostraron que el antepasado est谩 dividido en dos compartimentos de desarrollo: El compartimento posterior est谩 definido por la actividad de un gen llamado engrailed, mientras que el compartimento anterior est谩 definido por la ausencia de este gen. En la frontera entre los compartimentos anterior y posterior, las c茅lulas expresan un gen llamado decapentaplegic (o dpp). Estas c茅lulas secretan dpp prote铆na que se difunde, creando un gradiente y actuando como una se帽al . Dependiendo de la concentraci贸n de dpp, otros genes se activan y determinan d贸nde se encuentran las venas del ala. Estos otros genes tambi茅n crean patrones como las manchas oculares a una distancia espec铆fica del l铆mite.

Marcus y su antiguo estudiante Roohollah Abbasi, Ph.D., notaron que en las mariposas del g茅nero Vanessa, las manchas oculares 3 y 4 est谩n siempre correlacionadas entre s铆: pueden ser ambas bastante grandes o ambas ausentes. Las dos manchas oculares que las unen, las manchas 2 y 5, tambi茅n est谩n altamente correlacionadas entre s铆. Un patr贸n similar ya se hab铆a observado en otras especies de mariposas (Bicyclus anynana y especies del g茅nero Junonia). Este arreglo se asemeja a las dimensiones y organizaci贸n de los patrones de expresi贸n g茅nica en Drosophila alas alrededor de la frontera anterior-posterior (A-P), pero "el 煤nico problema era que esto no correspond铆a a la frontera A-P; es muy posterior a donde est谩 la frontera A-P", dijo Marcus. Eso es lo que les llev贸 a sospechar que podr铆a haber otro compartimiento del ala.

Para demostrar que de hecho hab铆an identificado otro compartimiento, Marcus y Abbasi observaron mariposas que naturalmente hab铆an perdido el cromosoma w en algunas de sus c茅lulas, produciendo as铆 mosaicos hembra/macho. Observando las regiones de los parches masculinos (donde se perdi贸 el cromosoma w) en las mariposas femeninas, los investigadores encontraron un l铆mite clonal predecible entre las manchas oculares centrales 3 y 4.

A continuaci贸n los investigadores buscaron este l铆mite en Drosophila alas. Usando m茅todos gen茅ticos, los investigadores generaron c茅lulas alares con pelos amarillos y observaron c贸mo esos clones se divid铆an a trav茅s del desarrollo. "Hicimos un mont贸n de clones, y he aqu铆 que encontramos el l铆mite clonal en Drosophila", dijo Marcus. Ese l铆mite est谩 en la parte posterior de la Drosophila wing.

Los investigadores creen que este compartimento est谩 presente no s贸lo en Drosophila y mariposas sino probablemente en todos los insectos holometab贸licos. No saben todav铆a qu茅 genes son responsables de hacer que este compartimento sea un l铆mite, pero cada compartimento est谩 probablemente definido por una combinaci贸n diferente de factores de transcripci贸n que lo identifican de manera 煤nica, dijo Marcus.

"Nuestro trabajo tambi茅n muestra que la investigaci贸n que utiliza organismos modelo no tradicionales tiene el potencial de ense帽ar a la comunidad cient铆fica muchos aspectos fundamentales de la biolog铆a del desarrollo que pueden no ser aparentes en la investigaci贸n en sistemas m谩s tradicionales como las moscas de la fruta", a帽adi贸 Marcus. "Las moscas de la fruta tambi茅n poseen el compartimento de desarrollo posterior del ala que descubrimos en las mariposas, pero debido a que sus alas son peque帽as y tienen menos puntos de referencia visibles, cuatro d茅cadas de investigaci贸n 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 m谩s obvia la arquitectura de desarrollo subyacente de todas las alas de los insectos. Twitter: @vcallier. Correo electr贸nico: vcallier@gmail.com

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