Supergén descubierto en mariposas parecidas
WIKIPEDIA de mariposa mormona común, MUHAMMAD MAHDI KARIMLas mariposas mormonas comunes hembras (Papilio polytes) son muy variadas. Algunos se parecen a los machos en blanco y negro, pero otros imitan a las mariposas cola de golondrina tóxicas más coloridas para engañar a los depredadores haciéndoles pensar que son igualmente desagradables.
Las hembras miméticas vienen en tres patrones distintos y, durante décadas , los científicos creían que estos diferentes disfraces estaban controlados por un «supergen»: un grupo de genes que controlan diferentes partes de las alas, pero que se heredan como un solo bloque.
Pero Krushnamegh Kunte de los El Instituto Tata de Investigación Fundamental en Mumbai, India, ha demostrado ahora que el supuesto supergen es, de hecho, un solo gen llamado doble sexo. Al expresar diferentes versiones del gen en diferentes niveles, las mariposas pueden cambiar radicalmente sus patrones de alas para imitar a muchas especies diferentes. Los resultados de Kunte se publican hoy (5 de marzo) en Nature.
El descubrimiento del doble sexo es…
a los científicos Sir Cyril Clarke y Philip Sheppard se les ocurrió la idea del supergen en la década de 1960, después de que sus experimentos de cruzamiento mostraran que los mormones comunes heredan sus patrones de alas completos como uno solo, en lugar de elementos separados. Desde entonces, el concepto ha sido muy influyente, aunque nadie había identificado realmente los genes agrupados.
Kunte, junto con Marcus Kronforst de la Universidad de Chicago y sus colegas, finalmente lograron esto comparando hembras no miméticas que se asemejan a los machos con los que se parecen a la cola de golondrina rosa común. Buscaron partes del genoma de la mariposa que estuvieran vinculadas a los patrones miméticos y finalmente identificaron una pequeña región que contenía cinco genes. Cuatro de estos eran similares en todas las hembras, independientemente de sus patrones.
Pero el quinto gen doble sexodifería entre las hembras miméticas y no miméticas en más de 1.000 nucleótidos. Fue un punto de acceso de la evolución molecular, dijo Kunte. Si observamos moscas o escarabajos, este gen está muy conservado. Solo en hembras miméticas y no miméticas de esta especie se ve tal diversidad.
Estas mutaciones cambian la forma en que se pliega la proteína doble sexo. Sin embargo, no afectan las partes del gen involucradas en la separación de los sexos, lo que le permite conservar su función habitual mientras asume un nuevo papel como controlador del patrón de las alas.
Kunte y Kronforst también descubrieron que cuando doble sexo se transcribe en ARN, la transcripción se empalma en cuatro formas distintas, tres que se encuentran en las mujeres y una en los hombres. Parecía que estas formas explicarían los diferentes disfraces de las hembras, pero cada hembra lleva las tres isoformas independientemente de sus colores. En cambio, lo que importa es la expresión de los genes. El equipo demostró que el doble sexo se expresa más fuertemente en las hembras miméticas y en partes del ala que producen marcas blancas.
Aunque doble sexo es solo un solo gen, todavía encaja con el concepto clásico que propusieron Clarke y Sheppard. Kunte y Kronforst descubrieron que la versión mimética de doble sexo está invertida en relación con la no mimética, por lo que se encuentra en una orientación diferente en el genoma. Esto evita que los diferentes alelos se mezclen entre sí y garantiza que sus miles de mutaciones se hereden todas juntas.
En lugar de un grupo de genes estrechamente vinculados, el doble sexo es un grupo de mutaciones fuertemente ligadas en un solo gen. Como Mark Scriber de la Universidad Estatal de Montana le dijo a The Scientist en un correo electrónico, es realmente sorprendente que Clarke llegara a la respuesta correcta hace aproximadamente 60 años, sin tener acceso a ninguna técnica molecular moderna.
Otros científicos han descubierto supergenes clásicos en muchos otros organismos, incluidas otras mariposas. Por ejemplo, Matthieu Joron del Centro Nacional Francés para la Investigación Científica demostró que los patrones variados de las mariposas Heliconius están controlados por grupos de muchos genes, que también están unidos por una inversión genómica. Los dos linajes desarrollaron de forma independiente una solución notablemente similar en respuesta a presiones similares para una imitación precisa, escribió en un correo electrónico. Joron agregó que ahora le gustaría saber qué hace cada elemento en el gen doble sexo del mormón común y por qué deben mantenerse juntos para producir los patrones miméticos completos.
Kunte también se pregunta si los científicos han encasillado al doble sexo como un gen de diferenciación sexual, cuando potencialmente podría hacer mucho más. En todo el reino animal, se ven machos y hembras tremendamente diferentes, dijo. Tal vez esta familia de genes en particular, involucrada en la determinación del sexo en todo el reino animal, también esté involucrada en la fabricación de astas de venado o colas de pavo real.
K. Kunte et al., doble sexo es un supergen de mimetismo, Nature, doi:10.1038/nature13112, 2014.
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