La mariposa monarca descubren algunos secretos
La mariposa monarca es uno de los insectos más emblemáticos del mundo, mejor conocida por su distintivo color naranja y alas negras y una espectacular migración anual en masa. Sin embargo, poco se sabe acerca de los genes que subyacen a estos rasgos famosos, como la migración.
Sobre la secuenciación de los genomas de las mariposas monarca de todo el mundo, un equipo de científicos ha hecho nuevos sorprendentes descubrimientos sobre la genética de la mariposa monarca. Identificaron un gen que parece fundamental para la migración, un comportamiento generalmente considerado como complejo, y otro que controla la pigmentación. Los investigadores también arrojan luz sobre los orígenes evolutivos de la mariposa monarca.
“Los resultados de este estudio cambian todo nuestro pensamiento acerca de estas mariposas”, dijo el autor del estudio Marcus Kronforst, PhD, Neubauer Family Profesor Adjunto de Ecología y Evolución en la Universidad de Chicago.
Cada año, millones de mariposas vuelan desde el norte hasta Canadá para pasar el invierno en México. Predominantemente una especie de América del Norte, la monarca también existe en Argentina, todo Sudamérica y América Central, y relativamente recientemente se ha extendido a través de los océanos Atlántico y Pacífico. Solamente las monarcas de América del Norte migran.
Un norteamericano original
Para comprender mejor la genética monarca y la base para el comportamiento migratorio, el equipo de Kronforst secuenciado y comparado los genomas de 101 mariposas, incluidos monarcas migratorias de América del Norte, las monarcas no migratorias de todo el mundo y algunas especies estrechamente relacionadas.
Los investigadores analizaron los orígenes evolutivos de la monarca usando comparaciones genéticas. Ellos trazaron el linaje ancestral de las monarcas a una población migratoria que probablemente se originó en el sur de los EE.UU. o México. La actual distribución mundial de la monarca parece derivarse de tres eventos de dispersión separados: Centro y Sur de América; a través del Atlántico; y en todo el Pacífico. En los tres casos, la mariposa perdió independiente su comportamiento migratorio.
El origen norteamericano de la monarca va en contra de una hipótesis de larga data que la mariposa se originó a partir de una especie tropical no migratorias, que luego desarrollaron la capacidad de migrar. Mientras que los registros históricos sugieren que la dispersión de la mariposa monarca a través del Pacífico y el Atlántico se produjo en la década de 1800, el análisis indicó que la monarca en realidad cruzó los océanos hace miles de años. Los autores señalan que aún queda trabajo por hacer para documentar completamente la historia evolutiva de la mariposa.
“Con el fin de resolver claramente la historia de la mariposa monarca, todavía necesitamos fósil adicional, los datos arqueológicos y genéticos, así como la tecnología más avanzada, que estén disponibles en el futuro”, dijo el autor del estudio Shuai Zhan, PhD, profesor en institutos de Shanghai de Ciencias Biológicas y un ex estudiante post-doctoral de la Universidad de Chicago y la Universidad de Massachusetts Medical School.
Lento y constante
Para el estudio de la base genética para la migración, el equipo comparó los genomas de las mariposas migratorias contra las tres poblaciones no migratorias. Se identificaron más de 500 genes, la mayoría de los cuales están involucrados en el músculo, el desarrollo y la función neural, que difieren en algún grado. Pero un solo gen de disparidad se destacó.
Las mariposas migratorias expresaban niveles muy reducidos de colágeno IV α-1, un gen implicado en la formación de músculo y la función de vuelo. El equipo descubrió que las monarcas migratorias consumen menos oxígeno y se habían reducido significativamente las tasas metabólicas de vuelo, lo que probablemente aumenta su capacidad de volar largas distancias en comparación con las mariposas no migratorias.
“La migración se considera como un comportamiento complejo, pero cada vez que las mariposas han perdido la migración, cambian exactamente de la misma manera, es este un gen implicado en la eficiencia muscular del vuelo”, dijo Kronforst. “En las poblaciones que han perdido la migración, la eficiencia disminuye, lo que sugiere que hay un beneficio para volar rápido y duro cuando no tienen que emigrar.”
El color de Gene
Los investigadores también investigaron la base genética de la famosa coloración de la mariposa monarca. Un pequeño porcentaje de las mariposas monarcas, especialmente en Hawai, posee alas en blanco y negro en lugar de color naranja. La comparación de los genomas de estas mariposas contra poblaciones normalmente de color, el equipo descubrió un solo gen que parece funcionar como un interruptor de pigmentación.
Este gen, que codifica para una proteína de la familia de proteínas de motor de miosina, nunca antes se había implicado en la coloración de insectos. Su mutación probable interrumpe el transporte de pigmentos a las alas, por eso habría monarcas blancas. Un gen relacionado en ratones, miosina 5a, se ha demostrado que afecta el color del pelaje de una manera similar. El gen representa una nueva vía genética para explorar la coloración de insectos, de acuerdo con Kronforst.
Migración en Peligro
Aunque la mariposa monarca no está en peligro de extinción, su famosa migración masiva a través de América del Norte parece estar en peligro. En 1996, alrededor de mil millones de monarcas migraron a México para el invierno. Las estimaciones para el último año en su lugar es un número de alrededor de 35 millones. Una causa más probable es la pérdida de algodoncillo, hábitat primario de la mariposa monarca, debido al uso de herbicidas agrícolas. Mientras tanto, las monarcas que solían migrar están haciendo la transición hacia las poblaciones no migratorias alrededor de la costa del Golfo.
Los resultados de este estudio ponen de relieve la necesidad de los esfuerzos de conservación para preservar la migración icónico y extender la extraordinaria historia evolutiva de la mariposa monarca, según los autores.
“Solías ver un gran número de monarcas, nubes de ellas pasaban,” dijo Kronforst.“Ahora parece muy posible que en un futuro no muy lejano, esta migración anual no valla a suceder.”
El estudio, “La genética de la migración de la mariposa monarca y la coloración de advertencia,” fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación y Neubauer Fondos Nacionales de Ciencia de la Universidad de Chicago.
Los autores adicionales incluyen Wei Zhang de la Universidad de Chicago, Kristjan Niitepold y Jeremy Hsu de la Universidad de Stanford, Juan Fernández Haeger de la Universidad de Córdoba, Myron P. Zalucki de la Universidad de Queensland, Sonia Altizer de la Universidad de Georgia, Jacobus C. de Roode en la Universidad de Emory y Steven M. Reppert de la Universidad de Massachusetts Medical School.
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