Las mariposas cola de golondrina hembra hacen algo que muchas mariposas hacen para sobrevivir: imitan patrones de alas, formas y colores de otras especies que son tóxicas para los depredadores. Algunas, pero no todas, las especies de cola de golondrina han desarrollado varias formas diferentes de este rasgo.Pero, ¿qué tipo de cambios genéticos condujeron a estos diversos disfraces y por qué algunas especies mantendrían una forma no disimulada cuando la mímica proporciona una ventaja evolutiva obvia?
En un nuevo estudio publicado esta semana en Comunicaciones de la naturaleza , los científicos de la Universidad de Chicago analizan los datos genéticos de un grupo de especies de cola de golondrina para descubrir cuándo y cómo evolucionó la imitación, y qué ha impulsado esos cambios desde entonces. Es una historia que comenzó hace unos dos millones de años, peroen lugar de cambios constantes y progresivos, un cambio genético de oportunidad ayudó a crear las primeras imitaciones de cola de golondrina. Y desde entonces se ha mantenido.
"En las mariposas con un patrón de color, tenemos un gen en una orientación normal en el cromosoma. En las mariposas con el patrón de color alternativo inusual, ese gen fue empalmado, volteado y luego empalmado nuevamente en el cromosomapunto ", dijo Marcus Kronforst, PhD, profesor asociado de ecología y evolución en UChicago y autor principal del estudio.
"Esa inversión, o inversión, evita que los dos genes se recombinen si esos dos tipos diferentes de mariposas se aparean, por lo que han conservado ambas copias del gen durante el tiempo evolutivo, ya que se separaron de su ancestro común hace dos millones de años,"Dijo Kronforst.
Durante mucho tiempo, los científicos pensaron que la imitación de la mariposa estaba controlada por "supergenes", grupos de varios genes estrechamente vinculados que siempre se heredaron como grupo. En un estudio de 2014, Kronforst y sus colegas mostraron lo que parece ser un supergenen realidad, un solo gen llamado doublesex que controla los diferentes patrones de color y formas que vemos en las golondrinas femeninas.
El gen doublesex ya era conocido por su papel en la diferenciación entre sexos, pero en las mujeres la versión invertida o invertida también dicta los patrones de las alas. Todavía se puede considerar como un supergen porque controla todo el proceso complejode patrones de alas, pero en este caso, es solo el gen único.
En el nuevo estudio, dirigido por el becario posdoctoral Wei Zhang, PhD, el equipo analizó datos de la secuencia del genoma completo de Papilio polytes, la mariposa cola de golondrina asiática y varias especies similares para ver cómo se relacionan entre sí y cómocopias de comparación de dobles. Utilizando estos datos, el equipo comparó algunas explicaciones alternativas para los orígenes de la mímica e identificó factores clave que han mantenido diferentes formas de mímica a largo plazo.
La especie más estrechamente relacionada con el grupo P. polytes, llamada Papilio protenor, se diseminó a través de Asia continental desde India hasta Japón y no desarrolló mimetismo: tanto los machos como las hembras se parecen. Otras especies que se propagan desde el continente a las islasen Filipinas e Indonesia desarrollaron tres o cuatro formas distintas, una característica conocida como polimorfismo. Otras especies de cola de golondrina se extendieron aún más a Papua Nueva Guinea y la costa noreste de Australia, pero esas hembras muestran solo un patrón de ala disfrazada.
Los investigadores compararon los patrones que vieron en los datos de la secuencia del genoma con algunas explicaciones posibles de cómo estos patrones de mímica se desarrollaron con el tiempo y la geografía. ¿La mímica evolucionó independientemente en diferentes especies en diferentes momentos? ¿Evolucionó en una especie?y luego se extendió a través del cruce o la hibridación?
Parece que la mímica en realidad tiene un único origen antiguo, cuando el gen doublesex se volcó hace dos millones de años. Desde esa inversión inicial, Zhang y Kronforst vieron signos de lo que se conoce como selección de equilibrio. Cuando un tipo de mariposa se vuelve más común,los depredadores se dan cuenta de que no son tóxicos y comienzan a alimentarse de ellos. Esto reduce el número de esa mariposa en particular, hasta que otra se vuelve más común, y así sucesivamente. Finalmente, este proceso se equilibra y preserva el número relativo de cada forma.
También vieron que algunas poblaciones de mariposas han mantenido múltiples formas femeninas durante millones de años, mientras que otras perdieron la forma original no disimulada. Históricamente, los grupos más pequeños, por ejemplo, los que se extendieron más a Australia perdieron el polimorfismo,permitiendo que la deriva genética aleatoria y la selección natural eliminen la forma original.
Los investigadores también observaron lo que mantuvo el polimorfismo a lo largo del tiempo. Una causa podría ser la selección sexual, que los machos prefieren ciertos patrones de color femeninos sobre otra. Sin embargo, la investigación previa sobre el comportamiento de apareamiento no respalda esa idea. Otra posibilidad es la "cripsis,"o la idea de que las hembras no disfrazadas se mezclan en su entorno natural mejor que los imitadores. Kronforst y el equipo probaron esa hipótesis comparando hembras miméticas y no miméticas contra un fondo de bosque verde usando modelos para la visión de depredadores es decir, aves.las hembras miméticas y sin disfraz en realidad no se mezclan con el fondo más que con imitadores, por lo que esta idea también está fuera.
Esos dos hallazgos, combinados con los datos de la secuencia genómica, llevaron a los investigadores a comenzar a pensar en otra posibilidad intrigante. Podría ser que los cambios genéticos que llevaron a la imitación en primer lugar también generaron algunas desventajas a largo plazo.El gen doublesex original invertido, probablemente llevaba consigo un montón de otro material genético no relacionado. Dado que el gen doublesex invertido no puede ser recombinado con su versión original, el material adicional ha "hecho autostop" desde entonces, y podría tener consecuencias.De hecho, algunas investigaciones muestran que los imitadores femeninos no viven tanto como los estándar.
"Creemos que se capturaron accidentalmente un montón de diferencias cuando una copia del gen se volteó y se convirtió en la copia mimética. Debido a que muchos de esos cambios son funcionales, podrían ser perjudiciales para la salud", dijo Kronforst.
"La idea es que tiene esta desventaja cableada para imitar. Las hembras estándar no tienen la protección de la imitación, pero tampoco tienen este costo genético inherente y estas dos cosas se compensan entre sí", dijo.
Ahora que han desentrañado algo de la historia detrás de la evolución de la mímica, Kronforst dijo que su equipo quiere comenzar a buscar mutaciones genéticas específicas en doublesex que causen diferentes tipos de mímica.
"Si podemos encontrar formas de superar todas las diferencias que vemos, deberíamos poder reducirlo a algo mucho más discreto que todas las diferencias que vemos ahora", dijo.
El estudio, "Rastreando el origen y la evolución del mimetismo supergénico en mariposas", fue apoyado por fondos de investigación de la Universidad de Chicago Neubauer, una beca Pew Biomedical Scholars Fellowship, la Fundación Nacional de Ciencias y los Institutos Nacionales de Salud. Otros autores incluyen a Erica Westermande la Universidad de Arkansas, junto con Eyal Nitzany y Stephanie Palmer de la Universidad de Chicago.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Centro médico de la Universidad de Chicago . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :