Cuando la imitación de color es un modo de supervivencia para las mariposas

De la evolución, las mariposas Heliconius han sacado provecho. Este género de mariposas es conocida por su habilidad de imitar patrones de color como un mecanismo de defensa contra sus depredadores que, al reconocerlas, saben que son tóxicas.

Los patrones de color los obtienen con el mimetismo, que es una habilidad que ciertos seres vivos poseen para asemejarse a otros organismos y a su propio entorno para obtener alguna ventaja funcional.

Más allá del método de supervivencia, las mariposas machos aprovechan sus llamativos patrones de las alas para indicarle a las hembras que están eligiendo la especie adecuada para aparearse.

“Lo bonito de este grupo de mariposas es que podemos tener dentro de una misma especie, mariposas con patrones de coloración muy diversos pudiendo reproducirse unas con otras, como también vemos mariposas de especies muy distantes, pero que se mimetizan y comparten sus patrones de coloración”, destaca la investigadora postdoctoral, Carolina Concha.

Las preguntas sobre el mimetismo de las mariposas han intrigado a los biólogos durante décadas. Desde su estudio de investigación en el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI), Concha nos contó que junto a su equipo se embarcaron hace cinco años en una investigación para analizar dos especies de mariposas: la Heliconius erato y la Heliconius melpomene, para saber por qué cada especie tiene tantas subespecies que imitan los patrones de alas de una contraparte de la otra especie.

El proceso los llevó a descubrir, por primera vez, y en Panamá el gen de Heliconius llamado WntA, que juega un papel importante en crear los patrones de color de las alas.

Durante la investigación, notaron que inactivando este gen en mariposas co-imitadoras se obtenían diferentes efectos en los patrones de coloración de ellas, demostrando que las especies Heliconius erato y Heliconius melpomene evolucionaron el mismo patrón a través de diferentes vías.

Todo este proceso, según Concha, lo lograron con la utilización de la tecnología CRISPR-Cas9 para inducir mutaciones en una zona del genoma muy específico de la mariposa, con la utilización de una proteína que se llama Cas9, que les sirve para “jugar” con el código genético. Cuando los investigadores eliminan un gen de patrón importante como WntA, cambia la estructura microscópica y el color de las escamas que componen el ala de la mariposa y, como resultado, el patrón cambia.

En la práctica, los investigadores micro inyectan los huevos con agujas pequeñas y los conectan a un microscopio. Y esa aguja va conectada a un micromanipulador que está enlazado a un inyector que ejerce presión de aire, a través de una manguera que impulsa la salida de una mezcla (que se prepara en el laboratorio) para inyectar a los huevos. Posteriormente, son criados hasta su edad adulta.

“Hacemos todo esto porque a nosotros nos interesa estudiar el control genético de esta característica que se ha mantenido en el tiempo y que ha hecho que estas mariposas hayan evolucionado rápido”, sostuvo Concha.

Las fases de reproducción de una mariposa Heliconius inicia cuando ponen sus huevos en las plantas de la especie Pplasscifloras. Luego, las larvas nacen y pasan por cinco estadíos lervabales hasta que llegan a la larva adulta y esa larva se vuelve una crisálida y de esa crisálida sale la mariposa.

Para mantener la cría de Heliconius para la investigación, los científicos que trabajan en Gamboa Heliconius Lab del Instituto Smithsonian realizan colectas en los alrededores de Gamboa. También han traído especies de Ecuador, Perú, Colombia y Puerto Rico.

Desde los insectarios de Gamboa donde mantienen las Heliconius erato y Heliconius melpomen volando de un lugar a otro, Concha detalla que estas mariposas tienen la particularidad de alimentarse de polen, a diferencias de otras. Esta característica la asoció a que cuentan con un cerebro más grande y una longevidad mucho mayor que otras mariposas.

Con el cuidado que reciben desde los insectarios, dijo que estas dos especies pueden ser mantenidas en cultivos hasta dos años. Sin embargo, después de ese tiempo hay tantos cruces entre ellas que ya van perdiendo fertilidad.

Desde el punto de vista de la investigadora, estas mariposas pueden ser estudiadas como un modelo que se usa para entender la evolución, que permite determinar cuáles son los cambios genómicos que inducen cambios morfológicos en los organismos y cómo esos cambios se mantienen en el tiempo.

También partiendo del hecho de que hay más de 50 años de estudios genéticos realizados en Heliconius, que han permitido que se conozca el genoma completo en varias especies, y el desarrollo de distintas herramientas genómicas para estudiarlas. 

"Podemos decir que Heliconius es un buen modelo para estudiar por la gran diversidad en los patrones de coloración y el hecho que tenga mimetismo y la variedad", manifestó Concha.

Concha y su equipo se encuentran terminando un segundo trabajo relacionado a comprender cómo está regulado el gen WntA. 

"Nos interesa saber cuáles son las regiones del genoma que están involucradas en que esté se active, cuáles pudieran estar implicadas en que se repriman y de qué manera puede cooperar con otros genes para generar variación. Entonces, esos son los tipos de preguntas que nos interesan estudiar y estamos enfocados en mariposas miméticas", concluyó la investigadora.