Científicos redibujan el árbol evolutivo de mariposas de alas tigre y descubren seis nuevas especies
Un equipo internacional, en el que participaron dos investigadores colombianos de la Escuela de Ciencias e Ingeniería de la Universidad del Rosario, rediseñó el árbol evolutivo de las mariposas que habitan en América Central y del Sur para mejorar su monitoreo y conservación.
Algunas mariposas pueden detectar a otras de su misma especie a través de señales químicas, lo que les permite reconocerse entre sí en zonas donde conviven múltiples especies con apariencia idéntica, según un nuevo estudio.
Un amplio equipo internacional ha mapeado genéticamente las mariposas alas de tigre, presentes en América Central y del Sur, reescribiendo su árbol evolutivo e identificando seis nuevas especies.
El grupo está conformado por expertos del Instituto Wellcome Sanger, la Universidad Regional Amazónica Ikiam en Ecuador, la Universidad Estadual de Campinas en Brasil, la Universidad de Cambridge y otras instituciones. Por Colombia, participaron y colaboraron en este estudio multidisciplinario Camilo Salazar, investigador y profesor de la Escuela de Ciencias e Ingeniería de la Universidad del Rosario, y Nicol Rueda, egresada del Doctorado en Ciencias Biomédicas y Biológicas de la misma institución.
Eva van der Heijden, autora principal del Instituto Wellcome Sanger y la Universidad de Cambridge, dijo que “las mariposas alas de tigre son un grupo increíblemente adaptable que ha sido valioso en la investigación ecológica durante unos 150 años. Sin embargo, hasta ahora no contábamos con recursos genéticos robustos para identificar sus especies, lo cual dificulta su monitoreo. Con este nuevo árbol evolutivo y los genomas de referencia, esperamos avanzar en la investigación sobre biodiversidad y conservación a nivel mundial, y proteger a estas mariposas y a otros insectos clave para los ecosistemas del planeta.”
La investigación, publicada en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ofrece nuevas perspectivas sobre estas mariposas, así como sobre los factores que intervienen en la rápida diversificación de especies y por qué algunas tienen mayor capacidad de adaptación. Los hallazgos ayudan a entender cómo ha evolucionado la vida hasta ahora y podrían dar pistas sobre cómo podría cambiar en el futuro.
Por ejemplo, se descubrió que incluso las especies más cercanas entre sí de mariposas alas de tigre producen feromonas diferentes, lo que indica que pueden reconocerse por estas señales químicas. Dado que estas mariposas lucen iguales entre sí para advertir a los depredadores de que son tóxicas, este mecanismo les permite encontrar parejas compatibles.
Caroline Bacquet, autora principal de la Universidad Ikiam (Ecuador), explicó que “tener los genomas de referencia de los géneros Mechanitis y Melinaea nos permitió analizar cómo se han adaptado a convivir con sus relativos de alas de cristal. Comparten patrones de coloración para ahuyentar depredadores, pero producen feromonas distintas que les permiten encontrar pareja. Ahora que podemos distinguir entre especies, podemos buscar marcas específicas para seguirlas en el campo.”
Diversificación, feromonas y reorganización cromosómica: claves de evolución acelerada
Al desentrañar su taxonomía, el equipo responde preguntas que llevaban al menos 150 años sin resolverse. Los investigadores también han presentado diez genomas de referencia de libre acceso, los cuales servirán para monitorear y conservar poblaciones de insectos en algunas de las zonas más biodiversas del planeta.
Las mariposas se utilizan como especies indicadoras en conservación, es decir, para seguir y evaluar los niveles de biodiversidad y la presencia de otros insectos en un área determinada. Las mariposas alas de tigre y de cristal (Ithomiine), comunes en América Central y del Sur, representan una parte significativa de las especies de mariposas en esas regiones, lo que las convierte en buenos indicadores ecológicos en entornos altamente biodiversos como la Amazonía.
Sin embargo, existen más de 400 especies en esta subfamilia, y todas en una misma zona tienden a parecerse mucho entre sí, con patrones de coloración que sugieren toxicidad para ahuyentar a las aves. Además, este grupo de mariposas experimenta una “radiación rápida”, es decir, la aparición de muchas nuevas especies a partir de un ancestro común en un corto tiempo. Debido a que están muy emparentadas entre sí, identificarlas visualmente y seguirlas resulta difícil.
Para abordar este problema, el equipo internacional, secuenció los genomas de casi todas las especies pertenecientes a dos radiaciones rápidas del grupo, con el fin de redibujar sus árboles evolutivos. De estas, diez especies fueron secuenciadas con una calidad de “genoma de referencia”, y sus datos están disponibles libremente para la comunidad científica.
Gracias a esta cartografía genética, el equipo determinó que seis subespecies eran más distintas entre sí de lo que se pensaba, por lo que ahora se consideran nuevas especies. Además, entenderlas desde una perspectiva genómica permite identificar diferencias visuales útiles para su monitoreo, una vez establecidas como especies distintas.
Los investigadores también analizaron los genomas en busca de pistas sobre la sorprendente rapidez con que estas mariposas generan nuevas especies. Aunque la mayoría de las mariposas tiene 31 cromosomas, en las alas de tigre este número varía entre 13 y 28. Aunque comparten la mayoría de sus genes, estos están organizados de manera distinta en los cromosomas de cada especie, un fenómeno conocido como reorganización cromosómica.
Estas reorganizaciones tienen implicaciones en la reproducción. Para producir esperma y óvulos, los cromosomas deben alinearse correctamente. Si dos mariposas con diferentes reorganizaciones se cruzan, su descendencia suele ser estéril. Por ello, las mariposas han desarrollado un mecanismo basado en feromonas para detectar parejas compatibles a nivel cromosómico, evitando así crías infértiles.
El estudio sugiere que este alto grado de reorganización cromosómica es clave en la capacidad de las alas de tigre para formar nuevas especies rápidamente, ya que una vez una población cambia su número de cromosomas y se convierte en especie separada, puede adaptarse con mayor rapidez a nuevas altitudes o plantas hosperas. Sin embargo, aún se desconoce por qué presentan tantos cambios cromosómicos, una incógnita que los científicos continúan investigando.
Joana Meier, autora principal del Instituto Wellcome Sanger, concluyó que “estamos en medio de una crisis de extinción, y entender cómo surgen nuevas especies —y por qué algunas evolucionan tan rápidamente— es clave para su preservación. Comparar mariposas que se diversifican rápidamente con otras que no lo hacen podría revelar factores determinantes. Esto podría ayudarnos a priorizar especies para conservar o identificar genes útiles para la agricultura, la medicina o la bioingeniería. Esta investigación fue posible gracias a la colaboración global. Tenemos un solo planeta, y debemos trabajar juntos para entenderlo y protegerlo.”
Comprender este fenómeno de radiación rápida en insectos puede tener implicaciones importantes para la conservación, el estudio de la adaptación al cambio climático e incluso en agricultura y control de plagas.
El estudio de puede consultar en https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2410939122#supplementary-materials
