Estudio demuestra que la evolución ha reutilizado los mismos genes por 120 millones de años

Imagina que dos artistas, trabajando de manera independiente y separados por miles de kilómetros, terminan pintando el mismo cuadro. Algo parecido, pero en el plano evolutivo, es lo que ocurre en las selvas tropicales de América del Sur, donde docenas de especies de mariposas han llegado a verse prácticamente idénticas sin ser parientes cercanas.

Un estudio publicado esta semana en PLOS Biology revela que detrás de esta peculiar convergencia hay dos genes que han sido “reutilizados” una y otra vez a lo largo de millones de años. El estudio fue realizado por un equipo internacional de expertos del Instituto Wellcome Sanger, la Universidad de York y la Universidad Regional Amazónica Ikiam (en Ecuador), entre otros.

En la naturaleza, parecerse a algo peligroso puede ser una estrategia de supervivencia extraordinariamente efectiva. Los anillos de mimetismo mülleriano son comunidades de especies que comparten el mismo patrón de coloración como señal de advertencia a los depredadores. “Estas mariposas, lejanamente emparentadas, son tóxicas y de sabor desagradable para las aves que intentan comerlas”, explicó la coautora Joana Meier, investigadora de Wellcome Sanger y la Universidad de Cambridge. “Se parecen mucho porque, si las aves ya han aprendido que un patrón de color específico significa ‘no comer, somos tóxicas’, resulta beneficioso para otras especies exhibir los mismos colores de advertencia”.

El “anillo tigre” neotropical reúne más de 100 especies de cinco familias de lepidópteros (mariposas y polillas) que lucen variaciones de un mismo diseño atigrado en tonos naranja, negro y amarillo. No obstante su apariencia similar, lo fascinante es que muchas de estas especies se separaron evolutivamente hace decenas de millones de años. ¿Cómo llegaron todas al mismo resultado visual?

“Aquí demostramos que estos colores de advertencia son particularmente ideales, ya que parece bastante fácil que evolucionen estos mismos patrones de color debido a la base genética altamente conservada durante más de 120 millones de años”, indicó la profesora Meier mediante un comunicado de prensa.

Los genes reutilizados

Los investigadores se dieron a la tarea de analizar el genoma completo de cientos de individuos de ocho especies, incluyendo siete mariposas de la tribu Ithomiini y del género Heliconius, más una polilla diurna llamada Chetone histrio.

Utilizaron un método estadístico conocido como estudio de asociación del genoma completo (GWAS, por su nombre en inglés). Este permite identificar qué variantes genéticas están ligadas a características físicas concretas, en este caso, la presencia o ausencia de la banda amarilla en las alas delanteras, así como el grado de melanización en las alas traseras.

¿Los resultados? En prácticamente todas las especies analizadas, los cambios de patrón de color estaban asociados con las mismas dos regiones del genoma, cercanas a los genes ivory y optix. Estos genes no codifican directamente los pigmentos, sino que actúan como reguladores de la pigmentación. Mientras ivory controla qué zonas del ala desarrollan melanina oscura, optix determina dónde aparece el color naranja.

“La evolución convergente, en la que muchas especies no emparentadas desarrollan de forma independiente el mismo rasgo, es común en todo el árbol de la vida”, dijo el coautor Kanchon Dasmahapatra, investigador de la Universidad de York. “Sin embargo, rara vez tenemos la oportunidad de investigar la base genética de este fenómeno. Al estudiar siete linajes de mariposas y una polilla diurna, demostramos que la evolución puede ser sorprendentemente predecible y que las mariposas y las polillas han estado utilizando los mismos trucos genéticos repetidamente para lograr patrones de color similares desde la era de los dinosaurios”.

Ahora bien, esto no significa que todas las especies analizadas heredaron el mismo gen “copiado” de un ancestro común. Por el contrario, en cada linaje surgieron mutaciones independientes en regiones reguladoras muy similares de estos mismos genes, como si la evolución, guiada por las mismas presiones selectivas, siguiera repitiendo los mismos pasos por el mismo camino estrecho.