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Un solo interruptor genético cambia el color del ala de mariposa


Las mariposas Heliconius son un grupo diverso y colorido de especies que viven en regiones tropicales de América Central y del Sur. Muchos de ellos tienen patrones de alas y colores que imitan a otras especies para protegerse de los depredadores, y una nueva investigación realizada por científicos de la Universidad de Chicago muestra que en una especie, Heliconius cydno , solo un gen controla si la mariposa tiene manchas blancas o amarillas. sus alas


Centro Médico de la Universidad de Chicago

Para llevar a cabo el estudio, que se publicó el 25 de octubre en Current Biology , los investigadores desarrollaron un mapa genético utilizando mariposas blancas y amarillas de H. cydno . Luego estudiaron las secuencias del genoma para identificar un solo gen llamado aristaless1 (al1) que actuó como un interruptor para la coloración amarilla y blanca.

La mayoría de las especies de Heliconius estrechamente relacionadas con H. cydno tienen manchas amarillas en sus alas; H. cydno tiene subespecies que son amarillas o blancas. Los investigadores vieron que las mariposas con manchas blancas tienen una expresión elevada de al1 (es decir, está «encendida»), lo que significa que puede desempeñar un papel en la represión de la producción de pigmentación amarilla. Usando las herramientas de edición del gen CRISPR / Cas9, los científicos confirmaron esta función de al1. Cuando lo eliminaron (o lo apagaron) en embriones de mariposas que deberían ser blancas, esas mariposas desarrollaron manchas amarillas en su lugar.

«Durante décadas, las personas han cruzado estas mariposas y sabían que este interruptor blanco contra amarillo estaba en un punto en el genoma. Simplemente no pudieron rastrear las acciones de un solo gen», dijo Marcus Kronforst. , Ph.D., profesor asociado de ecología y evolución y autor principal del estudio.

Un solo interruptor genético cambia el color del ala de mariposa.
Las mariposas Heliconius cydno tienen marcas blancas o amarillas en sus alas, que están controladas por un solo gen. Crédito: Kat Carlton, UChicago

«Ahora, con CRISPR podemos eliminar el gen y ver qué sucede. Resulta que la innovación evolutiva aquí no es que una especie gane un pigmento, sino que encienda un gen para reprimir un pigmento presente de forma ancestral», dijo.

Kronforst y su equipo también rastrearon la historia evolutiva de este patrón de color comparando las diferencias genéticas en la versión H. cydno de al1 con las de otras especies de Heliconius estrechamente relacionadas. La versión blanca del gen parece ser un desarrollo relativamente nuevo. Si bien H. cydno fue la primera especie en desarrollar formas blancas, hay signos de cruzamiento que introdujeron el color blanco en otras especies en un momento posterior.

También hay evidencia de que el mismo gen puede estar vinculado a las preferencias de apareamiento para el color. Los machos blancos de H. cydno prefieren a las hembras con manchas blancas; Los machos amarillos también prefieren las hembras amarillas. Los científicos han sabido durante mucho tiempo que los genes para el patrón de color y la preferencia de pareja en H. cydno están ubicados en la misma área del genoma.

«Ahora que conocemos la base molecular del color, podemos comenzar a preguntarnos cómo se vincula la preferencia», dijo Kronforst. «¿Son dos genes cerca uno del otro o es de alguna manera el mismo gen haciendo ambos trabajos?»

Si bien Kronforst y su equipo aún no saben si la preferencia de pareja está controlada por al1 u otro gen cercano, la proximidad podría explicar la diversidad de las especies de Heliconius.

«Si fue la selección natural lo que lo impulsó o fue solo la posibilidad de que estas dos cosas estén vinculadas, eso podría ser parte de la razón por la que tenemos un grupo tan diverso de mariposas», dijo. «Cuando el color y la preferencia por el color están vinculados entre sí, hace que estas cosas evolucionen juntas muy rápidamente».

Más información: «Aristaless controla la variación de color del ala de mariposa utilizada en el mimetismo y la elección de pareja», Current Biology (2018). DOI: 10.1016 / j.cub.2018.08.051 

Referencia del diario: biología actual  

Proporcionado por: University of Chicago Medical Center

Información de: phys.org


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