Un solo gen es clave para determinar el patrón de color en las mariposas

Existen más de 20.000 especies distintas de mariposas en todo el mundo, distinguibles por los patrones y el color de sus alas. Un equipo internacional de científicos ha estudiado el papel del gen WntA en siete especies diferentes de estos coloridos insectos. Sus resultados apuntan a que este gen influye en la enorme diversidad de patrones que existen en las alas de estos animales en la naturaleza.

Patrones de alas de una mariposa Sara Longwing normal (izquierda) comparada con una mariposa mutante generada con CRISPR (derecha) en l Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales de Panamá / Richard Wallbank / Smithsonian Institution and University of Cambridge

Una de las lagunas más grandes del conocimiento biológico es la incapacidad de predecir cómo será un organismo o cómo se comportará según sus genes y su entorno. Un estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences ha hecho un gran avance en este sentido al aportar nuevos conocimientos sobre cómo la genética y la evolución han dado forma a la biodiversidad de los ecosistemas, mediante la investigación de los complejos patrones de color de las alas de mariposa.

Arnaud Martin, profesor asistente de biología en la Universidad George Washington (EE UU) y autor principal de la investigación, utilizó la tecnología de edición genética CRISPR para estudiar el papel del gen WntA en la formación de las formas y colores de las alas de estos lepidópteros.

Los científicos creían que este gen era importante para establecer la organización básica del ala. Por esta razón, decidieron probar a suprimirlo en siete especies de mariposa y observar así el impacto en su desarrollo.

«Sabemos por qué las mariposas tienen hermosos patrones de color: por lo general sirven para la selección sexual, encontrar pareja o adaptarse y protegerse de los depredadores», explica Martin. «Lo que es una incógnita –añade– es cómo lo hacen, cómo se crean las rayas y los puntos, su complejidad, cómo ajustan una característica determinada durante largas escalas de tiempo evolutivo”.

Para Owen McMillan, coautor del estudio en el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales de Panamá, «los patrones del ala de la mariposa son increíbles, una verdadera novedad evolutiva, muy diversa y fuertemente moldeada por la selección natural y sexual”.

Establecer las ‘reglas de la vida’

La Fundación Nacional para la Ciencia de EE UU llama a estos mecanismos ‘reglas de la vida’. Esta investigación es un paso más para establecer algunas de estas reglas, ya que revela cómo un único gen, WntA, ha influido en los patrones de alas de múltiples especies de mariposas.

Utilizando la tecnología CRISPR, una herramienta que corta el ADN en cualquier parte deseada del genoma, los científicos fueron capaces de inactivar el que también han denominado como ‘gen de la pintura’ y seguir el desarrollo del color en el ala de las orugas hasta la edad adulta.

«Imagina un dibujo de una mariposa en la que haya que pintar por números. Las instrucciones para colorear el ala están escritas en el código genético. Al eliminar algunas de las normas podemos inferir qué parte dice ‘pintar el número dos rojo’ o ‘pintar el número uno negro’. Por supuesto, es mucho más complicado que esto porque lo que realmente está cambiando son redes de genes que tienen un efecto en cascada sobre el patrón y el color», indica McMillan.

“Los resultados han sido fascinantes”, asegura Martin. Los expertos observaron que los patrones de las alas cambiaron de manera significativa tras este experimento. «CRISPR nos ha permitido no solo describir que este gen ha desarrollado múltiples papeles dentro de una sola especie, sino también hacer una comparación masiva y demostrar que la evolución del patrón ha consistido en variaciones sobre un tema común», apunta el investigador.

Aunque este trabajo se centra en la diversidad de las mariposas, es una rama de investigación genética con implicaciones importantes para el estudio de todo tipo de organismos, incluido los humanos.

«Nuestro trabajo trata de entender de dónde venimos y cómo. En cierto modo, un ala de mariposa es un lienzo en blanco donde los parches de células se desarrollan para un propósito específico, pero que existe en nuestra propia anatomía. Si miramos por ejemplo al cerebro, no sabemos cómo se desarrollan todos estos patrones para crear órganos complejos de este tipo. Ahí es donde entran las mariposas», concluye Martin.