En la naturaleza, pocas criaturas deslumbran tanto como las mariposas. Sus alas, tapices vibrantes de formas y colores, representan uno de los experimentos más extraordinarios de la evolución.
¿Qué desencadena tal diversidad visual? Hasta ahora, la respuesta parecía escondida en la complejidad de muchos genes. Sin embargo, la ciencia ha dado un giro inesperado: un solo gen puede ser suficiente para crear este espectáculo de colores y estrategias de supervivencia.
Un reciente avance, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, reveló cómo la variabilidad genética impulsa la diversidad visual de las mariposas. El misterio sobre el modo en que un único gen determina la apariencia de las alas fue esclarecido por un estudio de la Universidad de Chicago.
Los investigadores identificaron que el supergen denominado doublesex es responsable de que la especie Papilio alphenor imite los patrones de color de mariposas tóxicas. Esta estrategia le permite eludir depredadores y aporta nueva información sobre los mecanismos genéticos que sostienen la biodiversidad.
Doublesex y el arte del mimetismo
El equipo, encabezado por Nicholas VanKuren y Marcus Kronforst, se planteó entender de qué manera este supergen puede originar una diversidad tan marcada de patrones de color en las alas.
VanKuren afirmó a la Universidad de Chicago: “Machos y hembras de estas mariposas pueden presentar patrones de color totalmente distintos con prácticamente el mismo genoma, pero de alguna manera, un solo fragmento de ADN codifica esos diferentes fenotipos”. El hallazgo resulta esencial para entender cómo pequeñas variaciones genéticas generan adaptaciones visuales notables.
Para comprender el papel de doublesex conviene aclarar qué es un supergen. Por lo general, un supergen es un grupo de genes vecinos situados en un cromosoma y heredados en bloque, que colectivamente gobiernan rasgos complejos como el patrón de color o los comportamientos de apareamiento.
Una forma sencilla de entenderlo es imaginar una orquesta, donde normalmente se necesita la participación de muchos músicos (genes) para crear una melodía compleja (el rasgo). Sin embargo, en Papilio alphenor, doublesex actúa como un músico solista capaz de interpretar toda la pieza él solo.
Sin embargo, en Papilio alphenor, doublesex representa una excepción: es un solo gen capaz de generar un abanico de patrones en las alas, solo en hembras. Ellas exhiben un polimorfismo exclusivo del sexo femenino, añadiendo manchas naranjas a sus parches blancos para imitar especies tóxicas, mientras los machos mantienen el diseño estándar en blanco y negro.
Marcus Kronforst, profesor de Ecología y Evolución, comentó a la Universidad de Chicago: “Este polimorfismo limitado a las hembras en Papilio alphenor es un ejemplo clásico de supergen”. El equipo se interesó en el origen molecular de este fenómeno, hasta ahora difícil de abordar.
Descubrimientos en la genética de la mariposa
El avance logrado por el equipo se basó en herramientas como la secuenciación genómica y la edición genética mediante CRISPR. Manipularon la actividad de doublesex y analizaron la cadena de eventos genéticos que conducen a los cambios de patrón.
Lo que hallaron superó sus expectativas: las diferencias entre ambos alelos de doublesex no descansaban en la estructura de la proteína, sino que surgían de la acción de elementos cis-reguladores, segmentos de ADN no codificante cercanos al gen que modifican su expresión.
El nuevo alelo hallado incorporó seis elementos cis-reguladores adicionales cuya función dependía de la proteína doublesex, actuando juntos para activar el gen de modo distinto y producir el patrón mimético. Así, doublesex controla su propia expresión, un fenómeno inesperado en la trayectoria evolutiva de la especie.
El estudio confirmó que el nuevo alelo de doublesex regula los patrones de color por su influencia sobre otros genes que participan en el desarrollo corporal y formación de las alas en las mariposas.
VanKuren destacó a la Universidad de Chicago: “Estos resultados son muy estimulantes, porque por primera vez sabemos en qué parte del genoma buscar estos interruptores genéticos que activan los patrones de color”. Añadió que este mecanismo se replica en especies cercanas, donde doublesex también controla el mimetismo de las hembras.
Las repercusiones del hallazgo van más allá de una sola especie. Kronforst señaló a la Universidad de Chicago que este progreso científico plantea nuevas preguntas sobre cómo los supergenes pueden generar una diversidad tan grande de formas partiendo de un mismo genoma.
Las mariposas, gracias a su extraordinaria variedad de especies y patrones cromáticos, consolidan su papel como modelo de estudio para explorar el origen y evolución de la variación genética.
La enorme biodiversidad de estos sistemas genéticos brinda a la ciencia una poderosa herramienta para explorar el surgimiento de la variación genética y los mecanismos que alimentan la evolución. Este avance abre nuevas rutas para comprender el papel de genes individuales en la adaptación y evolución visual de las especies.
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