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Un estudio pionero sobre polinizadores ofrece pistas sobre el ‘abominable misterio’ de Darwin

Un estudio pionero sobre polinizadores ofrece pistas sobre el 'abominable misterio' de Darwin
Carolina hawkmoth (Manduca sexta) alimentándose del mutante Mimulus blanco en la cámara de vuelo. Crédito: Byers y Bradshaw, 2021

La investigación sobre las preferencias florales de las polillas polinizadoras puede haber proporcionado una pista vital sobre los factores simples necesarios para la aparición de nuevas especies.


por John Innes Center


Las fuertes relaciones coevolutivas entre plantas y animales polinizadores han sido reconocidas durante mucho tiempo como un motor potencial de altas tasas de especiación en las 275.000 plantas con flores existentes.

Los cambios entre polinizadores, como abejorros, colibríes, halcones y murciélagos, a menudo coinciden con eventos de especiación de plantas.

Cada uno de estos ‘gremios’ de polinizadores se siente atraído por un conjunto diferente de rasgos florales como el color, los patrones, el aroma, la forma y la recompensa del néctar, conocidos colectivamente como síndrome de polinización.

Hasta ahora, la genética detallada de los rasgos involucrados en la especiación impulsada por el desplazamiento de los polinizadores sigue sin estar clara, excepto en unos pocos sistemas modelo en desarrollo.

En un nuevo estudio, los investigadores se propusieron diseñar un interruptor polinizador en el laboratorio que pudiera reflejar el origen de una nueva especie en la naturaleza.

Seleccionaron una especie en la sección de género Mimulus (monkeyflowers) Erythranthe donde la evolución de hawkmoth no se ha producido la polinización de los antepasados colibrí polinización.

Hicieron cambios genéticos en dos genes de color de flores, sintetizando efectivamente una nueva especie de Mimulus con niveles más bajos del pigmento rojo antocianina y pigmentos carotenoides amarillos. Estos cambios se basaron en observaciones en la naturaleza de que la mayoría de las flores polinizadas por colibríes son rojas y no son fácilmente visibles para los halcones cuya sensibilidad visual no se extiende a longitudes de onda más largas de luz roja. Las flores polinizadas por polinización por polinización, por el contrario, suelen ser blancas o pálidas y muy reflectantes, adaptadas para ser detectadas por las polillas crepusculares y nocturnas.

Los investigadores probaron el atractivo de los cuatro fenotipos de color resultantes (rojo, amarillo, rosa y blanco) utilizando polillas de halcón criadas en laboratorio sin exposición previa a las flores.

Hawkmoths prefieren fuertemente ‘derivan’ colores-amarillo, rosa, y blanco-sobre el rojo ancestral favorecido por colibríes no rojas y visitaron estos de color pálido flores más a menudo y por períodos totales más largo durante el período experimental.

El estudio encontró que solo estos dos cambios genéticos simples diseñados por los investigadores eran necesarios para afectar la preferencia de los polinizadores polinizadores.

«Esperábamos que los halcones mostraran alguna preferencia entre los colores, pero sus preferencias eran extremadamente fuertes», dijo la primera autora, la Dra. Kelsey Byers del John Innes Center y anteriormente con sede en la Universidad de Washington (Seattle, WA, EE. UU.) Donde esta investigación tuvo lugar.

«Nuestro estudio muestra que los cambios en el síndrome de polinización de las plantas con flores pueden producirse a través de relativamente pocos cambios genéticos, y esto sugiere además que solo unos pocos cambios genéticos simples podrían ser necesarios para el origen de una nueva especie», agregó.

Charles Darwin, fascinado por lo que describió como el «misterio abominable» de diversas especies de plantas con flores, predijo que la orquídea estrella malgache (Angraecum sesquipedale), que tiene una flor blanca y un néctar de 35 cm, debe ser polinizada por un (entonces desconocido) hawkmoth con una trompa de 35 cm. Exactamente tal polinizador hawkmoth fue descubierto décadas después de su predicción, lo que confirma su hipótesis.

Este estudio también inspira un enfoque prospectivo para la comprensión de la especiación de las plantas por cambio de polinizador, uno de hacer predicciones y probarlas experimentalmente usando nuevas combinaciones de rasgos sintetizadas en el laboratorio. Esto contrasta con el enfoque retrospectivo clásico que implica comparar plantas relacionadas con diferentes polinizadores en busca de diferencias en los rasgos florales clave y los efectos de estos en la preferencia de los polinizadores.

«Hemos demostrado que los pasos críticos hacia el origen de una nueva especie de planta polinizada por polinización por polinización sintetizada experimentalmente pueden predecirse sobre la base de un conocimiento fundamental de los síndromes de polinización y la genética», dijo el Dr. Byers.

Hasta ahora, los experimentos se han limitado al laboratorio utilizando insectos criados en laboratorio y una posible dirección futura de la investigación es probar la hipótesis en la naturaleza con insectos silvestres para determinar si una nueva especie podría persistir en el entorno externo.




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