UM ÚNICO INTERRUPTOR GENÉTICO MUDA A COR DA ASA DA BORBOLETA.

As borboletas Heliconius formam um grupo diverso e colorido de espécies que vivem em regiões tropicais da América Central e do Sul. Muitas delas têm padrões de asas e cores que imitam outras espécies para se protegerem de predadores, e uma nova pesquisa feita por cientistas da Universidade de Chicago mostra que em uma espécie, Heliconius cydno, apenas um gene controla se a borboleta tem manchas brancas ou amarelas suas asas.

As borboletas Heliconius cydno têm marcas brancas ou amarelas nas asas, que são controladas por um único gene. Crédito: Kat Carlton, UChicago.

Para conduzir o estudo, publicado na revista científica Current Biology, os pesquisadores desenvolveram um mapa genético usando borboletas brancas e amarelas de H. cydno. Eles então estudaram seqüências de genoma para identificar um único gene chamado Aristaless1 (al1) que atuou como um interruptor para coloração amarela e branca.

A maioria das espécies de Heliconius intimamente relacionadas com H. cydno têm manchas amarelas nas asas; H. cydno tem subespécies que são amarelas ou brancas. Os pesquisadores observaram que as borboletas com manchas brancas têm expressão elevada de al1 (ou seja, ele é ligado “on”), o que significa que pode desempenhar um papel na repressão da pigmentação amarela. Usando ferramentas de edição de genes CRISPR/Cas9, os cientistas confirmaram essa função de al1. Quando desativaram (ou o desligaram) o gene em embriões de borboletas que deveriam ser brancas, essas borboletas desenvolveram manchas amarelas.

“Há décadas as pessoas têm cruzado essas borboletas e elas sabem que essa mudança de branco versus amarelo está em um ponto no genoma. Elas simplesmente não conseguiram rastreá-las para as ações de um único gene”, disse Marcus Kronforst., Ph.D., professor associado de ecologia e evolução e autor sênior do estudo.

As borboletas Heliconius cydno têm marcas brancas ou amarelas nas asas, que são controladas por um único gene. Crédito: Kat Carlton, UChicago.

“Agora, com CRISPR, podemos desligar o gene e ver o que acontece. Acontece que a inovação evolutiva aqui não é uma espécie que ganha um pigmento, mas sim um gene para reprimir um pigmento ancestral presente”, disse ele.

Kronforst e sua equipe também traçaram a história evolutiva deste padrão de cores comparando as diferenças genéticas na versão de H. cydno de al1 com as de outras espécies de Heliconius intimamente relacionadas. A versão branca do gene parece ser um desenvolvimento relativamente novo. Enquanto H. cydno foi a primeira espécie a desenvolver formas brancas, há sinais de cruzamento que introduziram a cor branca em outras espécies em um momento posterior.

Há também evidências de que o mesmo gene pode estar ligado às preferências de acasalamento por cor. Os machos brancos de H. cydno preferem fêmeas com manchas brancas; os machos amarelos também preferem as fêmeas amarelas. Os cientistas sabem há muito tempo que os genes para padrões de cores e preferências de parceiros em H. cydno estão localizados na mesma área do genoma.

As borboletas Heliconius cydno têm marcas brancas ou amarelas nas asas, que são controladas por um único gene. Crédito: Kat Carlton, UChicago.

“Agora que conhecemos a base molecular da cor, podemos começar perguntando como a preferência está ligada a ela”, disse Kronforst. “Eles são dois genes próximos um do outro ou é de alguma forma o mesmo gene fazendo ambos os trabalhos?”

Enquanto Kronforst e sua equipe ainda não sabem se a preferência do parceiro é controlada por al1 ou outro gene próximo, a proximidade pode explicar a diversidade de espécies de Heliconius.

“Se foi a seleção natural dirigindo ou foi apenas a chance de que essas duas coisas estão ligadas, isso pode ser parte da razão pela qual temos um grupo tão diverso de borboletas”, disse ele. “Quando a cor e a preferência pela cor estão ligadas, faz com que essas coisas evoluam juntas muito rapidamente”.

Jornal Referência: “Aristaless controls butterfly wing color variation used in mimicry and mate choice,” Current Biology (2018). DOI: 10.1016/j.cub.2018.08.051

Fonte: Phys.Org

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