¿Cómo surgen y se diversifican nuevas especies en la naturaleza? La selección natural ofrece una explicación, pero las condiciones genéticas y ambientales detrás de este mecanismo aún no se conocen bien. Un equipo dirigido por Abderrahman Khila en CNRS acaba de descubrir cómo los zancudos acuáticos (familia Veliidae) del género Rhagovelia desarrollaron estructuras en forma de abanico en la punta de sus piernas.

Estas estructuras les permiten moverse río arriba contra la corriente, una hazaña más allá de las habilidades de otros zancudos acuáticos que no tienen fans. Los investigadores identificaron dos genes, hasta ahora desconocido, que son responsables de la formación de los ventiladores de pierna de Rhagovelia. Sus hallazgos se informan en Ciencias (20 de octubre de 2017).

Rhagovelia pertenece a un grupo de insectos (Gerromorpha) que destacan por su capacidad para caminar sobre el agua. Los pelos repelentes al agua que cubren sus piernas lo hacen posible. A diferencia de otros Gerromorpha, Los rhagovelia están especializados para la locomoción en arroyos con fuertes corrientes utilizando extensiones en forma de abanico en un segundo par de patas que actúan como aletas de natación. Como solo Rhagovelia posee estos ventiladores, ofrecen un modelo ideal para estudiar cómo las nuevas estructuras, o innovaciones morfológicas, forma durante el proceso evolutivo.

Los científicos primero querían saber qué información genética programaba el desarrollo de los ventiladores. Descubrieron dos genes previamente desconocidos en Rhagovelia que deben expresarse para que aparezcan abanicos completamente formados. Cuando estos genes se silencian, Rhagovelia forma piernas normales, pero carecen de ventiladores. Una investigación más profunda reveló que uno de los dos genes es en realidad de origen temprano, habiendo sido heredado de un insecto ancestral. El otro gen es nuevo sin embargo, encontrado sólo en Rhagovelia.

La sorprendente similitud entre los dos genes sugiere que una mutación genética puede haber dado lugar al gen específico de Rhagovelia por duplicación del ancestral. Los investigadores también notaron que los genes solo se expresan en células en la punta de las piernas medias. Esto significa que la evolución de los fanáticos involucró al menos dos eventos genéticos importantes:una duplicación de un gen para producir dos copias en Rhagovelia, y la expresión de estos genes en las células que dan origen a los abanicos. Como estas extensiones de plumas recuerdan a los fanáticos de las geishas japonesas, el gen más nuevo se ha denominado geisha; el gen ancestral se llama madre de geisha.

Luego, el equipo de Khila tuvo que averiguar el propósito de estos fanáticos y su importancia para estos zancudos de agua en particular. Asombrosamente, Rhagovelia se mueve rápidamente sobre aguas tranquilas con o sin ventiladores. En cuerpos de agua en movimiento, sin embargo, Rhagovelia normal (es decir, con ventiladores) se ejecutan de forma rápida y sin esfuerzo en sentido ascendente, mientras que los Rhagovelia sin ventilador no son rival para los actuales. Sin embargo, Rhagovelia con ventiladores rudimentarios hace un trabajo medio decente, mejor que Rhagovelia sin ventilador, pero peor que las personas con fans completamente desarrollados.

Estos hallazgos revelan que algunas modificaciones genéticas pueden conducir al surgimiento de nuevas estructuras que afectan directamente el estilo de vida de los organismos y les dan acceso a nichos ecológicos que antes estaban fuera de su alcance.