Profesor de la UPR participa
en solución a problema evolutivo en mariposas 

Huella boricua en hallazgo 
Profesor de la UPR participa en solución a problema evolutivo en mariposas 

Diversas especies de mariposas sin ningún tipo de relación entre ellas comparten características genéticas y físicas similares. (Archivo)El Nuevo Día

Un grupo de investigadores, entre los que figura el profesor del Recinto de Río Piedras de la Universidad de Puerto Rico, Riccardo Papa, lograron resolver parte del misterio científico de 150 años que se esconde detrás de la convergencia evolutiva de las especies.

El grupo liderado por Robert Reed, profesor de Ecología en la Universidad de California Irvine (UC Irvine), se dio a la tarea, hace 10 años, de estudiar a las mariposas y el proceso de convergencia evolutiva de éstas.

La convergencia evolutiva es un fenómeno evolutivo por el que organismos diferentes, relativamente alejados evolutivamente, tienden, bajo presiones ambientales equivalentes, a desarrollar en su evolución características (morfológicas, fisiológicas, etológicas, etc.) semejantes. Uno de los ejemplos más conocido de esta conducta es cómo mariposas venenosas de diversas especies, evolucionan para imitar los patrones de colores entre sus pares, causando así un efecto de defensa sobre sus depredadores.

La investigación arrojó que el gen llamado “optix” es el responsable del patrón de color rojo en las alas de algunas mariposas. Este gen, permite que genéticamente las mariposas de diversas especies y no relacionadas evolutivamente mimeticen el color, a lo largo de diversas generaciones, lo que les sirve para su supervivencia.

“Este es nuestro primer descubrimiento de cómo se da el mimetismo y la convergencia evolutiva a nivel genético. Descubrimos que el mismo gen controla la evolución de los patrones de colores rojos en mariposas, cuyas especies están lejanamente parecidas o relacionadas. Este descubrimiento va en la línea de la evidencia emergente que demuestra que la evolución de varias especies de animales está gobernada por un grupo pequeño de genes. Al parecer sólo un minúsculo grupo de genomas están a cargo de la evolución una y otra vez, de sobre 10 mil que existen”, explicó Reed en una publicación del portal de la UC Irving.

Expresiones genéticas

Para lograr los resultados obtenidos, los científicos pasaron años cruzando y criando las mariposas en un mariposario, lo que les permitió trazar el mapa de los genes que controlan los patrones de color de estos insectos. 

El doctor Papa, quien es Catedrático del Departamento de Biología del Recinto de Río Piedras, perfeccionó la técnica de análisis del mapa de genomas, localizando expresiones genéticas específicas en alas de mariposas micro disecadas. 

La técnica empleada por Papa, permitió descubrir una fuerte correlación entre los patrones de color rojo y las expresiones genéticas en una pequeña región del genoma de las mariposas; lo que a su vez, permitió descubrir el hecho de que un minúsculo grupo de genes son los que están a cargo de la evolución de las especies. 

En el caso de las mariposas, se reveló que diversas especies sin ningún tipo de relación entre ellas comparten características genéticas y físicas similares. Asimismo, se hicieron hallazgos claros sobre la convergencia evolutiva. 

El estudio completo fue publicado en la versión en línea de la revista Science, edición del pasado julio.

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Sobre la evolución convergente en mariposas
Durante 150 años se ha tratado de explicar la evolución convergente. Uno de los ejemplos más famosos es cómo varias especies venenosas de mariposas evolucionan para imitar los patrones de color unas de otras. Este patrón colorista envía un mensaje a posibles depredadores: "No me comas que soy venenosa". Pero esto es algo difícil de explicar al tratarse de especies diferentes. Si cada especie representa una rama distinta, un camino sin retorno en el mecanismo evolutivo, ¿cómo consiguen ponerse de acuerdo para exhibir el mismo patrón?

27 Jul 2011 | NEOFRONTERAS.COM 

Es más fácil explicar la aparición de la única solución óptima a un problema, ya que por ser la única óptima es posible que varias especies den con ella. Pero en este caso hay muchas soluciones que funcionarían por igual, basta cualquier patrón de color llamativo. Incluso cada especie podría advertir a sus depredadores con un patrón específico. 
Hay una ventaja en tener el mismo patrón, pues así se refuerza el mensaje a los posibles depredadores. Éstos no tienen que aprenderse patrones distintos que significan igualmente peligro, sino sólo unos pocos, o uno en este caso de las mariposas.

No es fácil explicar un esfuerzo evolutivo común que dé con un único patrón, sobre todo porque al tratarse de especies distintas no se cruzan entre sí.

Ahora, un equipo internacional ha resuelto parte de este misterio identificando el gen único, llamado optix, responsable de patrón rojo característico de un género de mariposas. El resultado es la culminación de 10 años de trabajo.

Según Robert Reed, de UC Irvine, se trata del primer vistazo a cómo se dan el mimetismo o imitación y la evolución convergente a nivel genético. "Hemos descubierto el gen que controla la evolución de los patrones de color rojo a lo largo de especies de mariposas remotamente emparentadas", añade. Se refiere a las mariposas del género Heliconius.

Según este investigador, el nuevo resultado está en consonancia con las pruebas que se han encontrado en diversas especies animales que apoyan la idea de que la evolución generalmente está controlada por un relativamente pequeño número de genes. Entre las decenas de miles de genes de un genoma típico, sólo unos pocos de ellos controlarían una y otra vez los cambios evolutivos más importantes.

Estos científicos han gastado años en la cría de estas delicadas mariposas en un gran recinto definido por una red en una región tropical para estudiar los genes que controlan sus patrones de color. Perfeccionaron además una técnica para analizar el mapa genético mediante el estudio de la expresión genética en las alas microdiseccionadas de estas mariposas.

Encontraron una fuerte correlación entre los patrones de color rojo y la expresión genética en una pequeña región del genoma y finalmente dieron con el gen en concreto responsable de los patrones rojos. El hallazgo fue confirmado mediante estudios genéticos de poblaciones en zonas híbridas, en donde mariposas de la misma especie, pero con diferentes tipos de color, se cruzan de forma natural.

Los biólogos se han estado preguntando si realmente son unos pocos genes los que controlan la evolución. Según Reed este es un bello ejemplo de cómo un único gen puede controlar la evolución de un patrón complejo en la Naturaleza.

Estos investigadores quieren ahora comprender por qué esto es así y descubrir qué hace a este gen en particular tan bueno para controlar una evolución rápida.