Los científicos descubren cómo un grupo de orugas se volvió venenoso

La mariposa de Atala (Eumaeus atala) y sus cinco parientes más cercanos del género Eumaeus quieren demostrar su toxicidad. La toxicidad de este hexagrama proviene de lo que comen en forma de larvas: las plantas llamadas cícadas han existido desde antes de que los dinosaurios deambularan por la Tierra y contienen una poderosa toxina hepática llamada cycasin.

Debido a que está tan lleno de veneno, Eumaeus es grande, llamativo, grita y revolotea como si no tuvieran adónde ir. Incluso sus orugas son conspicuas, reuniéndose en grupos para roer las cícadas mientras practican los brillantes colores rojo y dorado. Sus ostentosos atributos a los depredadores indican que no es una buena comida; En la naturaleza, ser venenoso evita que los organismos sean atacados si sus depredadores lo saben.

Ahora, una nueva investigación dirigida por Bob Robins, curador del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian, cuenta la historia evolutiva de cómo estas seis mariposas venenosas adquirieron sus defensas venenosas, así como colores llamativos y comportamientos que les dicen a todos los depredadores potenciales que se mantengan alejados.

«Las mariposas no tienen dientes ni garras para defenderse», dijo Robins. «Pero usan el color de sus alas y su comportamiento de vuelo como un guiño a sus odiosos rasgos de depredadores, a veces de manera engañosa y en otras con honestidad, como en el caso de Eumaeus. Con la capacidad recientemente descubierta para secuenciar genomas con relativa facilidad, tenemos la oportunidad para verlo con gran detalle por primera vez «.

El artículo fue publicado en la edición del 8 de febrero de la revista. procedimientos de la Academia Nacional de CienciasSe basa en 46 genomas de mariposas secuenciados, incluidos los seis miembros de Eumaeus y varios miembros del grupo individual de 1.000 mariposas Eumaeus relacionadas con los peinados.

Los peinados ocurren ampliamente en América del Norte y del Sur, y casi todos son pequeños, esquivos e indescriptibles. Sus larvas, que suelen comer Una dieta variada De las plantas con flores, suelen estar bien camufladas y no agrupadas. Las excepciones notables son las filas de Emaus. Tanto es así que durante años algunos investigadores han sugerido que Eumaeus podría ni siquiera tener cortes de pelo. Además, dada la antigua historia evolutiva de las cícadas, la mayoría de los estudiosos han asumido que los seis miembros de Eumaeus desarrollaron su capacidad para tolerar las cícadas y aparecieron hace mucho tiempo en sus vidas. Historia evolutiva.

Para resolver el asunto, Robbins y sus colegas se propusieron secuenciar los genomas de los seis miembros de Eomaeus y una serie de otros peinados hace unos tres años, basándose en una gran cantidad de especímenes diversos en las colecciones del museo, así como algunos especímenes de mariposas silvestres. . Estos resultados mostraron de manera concluyente que las mariposas Eumaeus no eran una desviación evolutiva antigua del resto de los cortes de pelo. De hecho, están estrechamente relacionados con un par de géneros bastante típico llamado Theorema y Mithras.

Los resultados también mostraron que la capacidad de comer cícadas tóxicas fue una bendición para Eumaeus hasta el punto de que estimuló la locura por un cambio evolutivo rápido que superó a todos los demás peinados. El equipo también se enteró de que Eumaeus se dividió en dos líneas evolutivas después de que comenzaron a comer cícadas, por lo que pudieron analizar el impulso evolutivo dos veces, incluidas las similitudes genéticas observadas entre las dos cepas en respuesta a su nueva dieta tóxica.

Cuando el equipo comenzó a analizar los genomas de Eumaeus, vieron una cantidad asombrosa de cambios genéticos en partes de los genomas de estas mariposas asociados con la construcción de diferentes tipos de proteínas. Para determinar si estas proteínas están asociadas con el consumo de cícadas, los investigadores compararon los genomas de Eumaeus con ellas. Mariposas En Theorema, su pariente no venenoso más cercano, camufla las orugas solitarias que comen un conjunto estándar de plantas con flores.

La teoría también contiene algunas regiones de ADN en rápida evolución que codifican la construcción de varias proteínas. Cuando Rubens y sus colegas compararon los dos genomas, abandonaron cualquier región de cambio rápido que se superpusiera entre los dos para aislar los cambios genéticos involucrados en el tratamiento de las toxinas de las cícadas.

«Claro, hubo un grupo central de proteínas que sufrieron muchos cambios rápidos en Eumaeus, pero no en peinados que no comen cícadas», dijo Robins. «Cuando observamos la función de las proteínas que cambian rápidamente, eran muy poderosas para las proteínas que destruyen las células, las proteínas que eliminan los restos de células muertas y las proteínas para formar nuevas células».

Robbins dijo que estas proteínas son exactamente lo que un organismo necesitaría si tuviera que encontrar una manera de ingerir de forma segura una toxina de la cycacina. Dijo: «Si las toxinas de las cícadas matan las células a tasas elevadas, el organismo necesitará descomponer esas células, limpiarlas y luego producir nuevas células muy rápidamente para evitar efectos nocivos».

Esta investigación detalla la evolución del mecanismo de defensa tóxico en estas seis especies de mariposas y las consecuencias genéticas que se derivan de esto. Aunque el advenimiento de la coloración de advertencia y el vuelo lento pueden no ser fácilmente identificables en los genes Eumaeus, apareció en paralelo con el cambio en la dieta.

Muchas especies de mariposas han evolucionado para hacerse menos atractivas para los depredadores al comer sustancias tóxicas, y Robbins dijo que este relato evolutivo de cómo Eumaeus afinó una defensa podría proporcionar un modelo evolutivo de cómo las especies se adaptaron para vivir con estas toxinas dentro de sus cuerpos.