Las plantas que contienen estos alcaloides han dejado muy claro que no quieren ser consumidas, pero eso no ha disuadido a las polillas bella (Utetheisa ornatrix). Estas polillas que vuelan diurna se alimentan exclusivamente de hojas y semillas cargadas de alcaloides de las plantas de cascabel. Luego usan la toxina para proteger sus huevos y disuadir a los depredadores en etapas posteriores de su vida. Incluso lo utilizan para producir feromonas que atraen a sus parejas.

Aún se desconoce exactamente cómo las polillas bella y las especies relacionadas desarrollaron la capacidad de consumir alcaloides de pirrolizidina de forma segura.

En un nuevo estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences , los investigadores han secuenciado el genoma de la polilla bella, que utilizaron para identificar genes específicos que pueden conferir inmunidad a estas toxinas.

También secuenciaron genomas de 150 especímenes de museo (algunos de más de un siglo de antigüedad) para determinar dónde se originaron las polillas bella y sus parientes cercanos. Finalmente, revisaron datos genéticos en busca de pistas que pudieran ayudar a explicar cómo evolucionaron con el tiempo los intrincados patrones de las alas de las polillas bella:el primer estudio sobre polillas o mariposas que lo ha hecho utilizando especímenes secos de colecciones de museos.

"Hemos logrado demostrar que se pueden utilizar especímenes de museo para responder preguntas genéticas que normalmente requieren técnicas de laboratorio complicadas", dijo el coautor del estudio Andrei Sourakov, coordinador de colecciones del Centro McGuire de Lepidópteros y Biodiversidad del Museo de Historia Natural de Florida. "Esto abre una ventana para futuras investigaciones de este tipo."

Sourakov ha estado estudiando las polillas bella durante 15 años y dijo que secuenciar el genoma de esta especie era el siguiente paso natural en la investigación que ha realizado hasta ahora. Muchos de los conocimientos que obtuvo durante ese tiempo provinieron de su trabajo con estudiantes de pregrado y secundaria, a quienes ayudó a realizar experimentos cortos, analizar datos para ferias de ciencias e interpretar los resultados en artículos revisados ​​por pares.

En uno de esos proyectos, un estudiante se propuso determinar la esperanza de vida promedio de los adultos de la polilla bella y, sin darse cuenta, tropezó con el Matusalén del mundo de las polillas.

"Para nuestra gran sorpresa, pueden vivir hasta 50 días, que es de cuatro a cinco veces más que una polilla promedio", dijo Sourakov.

La longevidad no es un rasgo de importancia crítica en la mayoría de las especies de polillas. Muchos se reproducen una vez y luego mueren poco después, ya sea por senescencia o por depredación. Pero las polillas bella no están limitadas por esto último, lo que hace más probable que los genes que confieren una mayor longevidad sean beneficiosos y se transmitan a la siguiente generación.

"Tiene sentido que algo que está defendido químicamente viva más tiempo, porque incluso si son atrapados, el depredador suele soltarse y la polilla puede seguir volando".

Las polillas Bella viven en gran parte del este de América del Norte, América Central y el Caribe y suelen estar activas durante el día. En lugar de utilizar la oscuridad como un velo para evitar a los depredadores, las polillas bella se esfuerzan por ser vistas. Sus alas están adornadas con escamas de color rosa radiante, perla, ónix y amarillo azufre, que los pájaros y los insectos carnívoros pueden detectar fácilmente desde la distancia. Cualquier depredador que tenga la mala suerte de atrapar una polilla bella corrige rápidamente su error.

"Las arañas bananera las arrancarán de sus telas", dijo Sourakov, añadiendo que las arañas lobo y los pájaros harán todo lo posible para evitarlas. "Cuando se capturan, producen un líquido espumoso de mal sabor, compuesto casi exclusivamente de alcaloides".

Cuando están listas para aparearse, las hembras liberan una columna de alcaloides en aerosol derivados de las plantas que comieron cuando eran orugas. Los machos se sienten atraídos por este olor, que siguen hasta su origen. Allí, realizan un ritual breve pero elaborado en el que tocan suavemente la cabeza de la hembra con dos estructuras esponjosas y retráctiles que se parecen mucho a los dientes de león. Cada filamento de estas estructuras está entrelazado con alcaloides de pirrolizidina.

Si la hembra decide que el macho tiene suficiente cantidad y calidad de alcaloides almacenados, la pareja se apareará. Cuando termina, el macho deja un regalo de despedida llamado espermatáforo, que contiene esperma y más alcaloides. La hembra utilizará esto y los alcaloides de su propia reserva para infundir toxinas en los huevos resultantes. Este tipo de protección biparental de los huevos en los insectos es poco común. De hecho, cuando se observó por primera vez en 1989 entre adultos de polilla bella, era el único ejemplo conocido de polilla o mariposa macho que invirtió recursos químicos en su progenie.

Las polillas Bella pueden evitar los efectos nocivos de los alcaloides de pirrolizidina mediante el uso de una enzima especial que oxida la molécula, volviéndola inofensiva. Sin embargo, si un depredador se come una polilla, el proceso se invierte y el alcaloide recupera su potencia.

Los alcaloides de pirrolizidina probablemente evolucionaron primero como un mecanismo de defensa en las plantas, que luego se convirtieron en un producto básico para las polillas. Sourakov y sus colegas querían saber cómo las polillas bella adquirieron esta enzima desintoxicante y cómo la mantuvieron durante una carrera armamentista que duró millones de años entre planta y polilla.

Los autores descubrieron que las polillas bella tienen no una sino dos copias del gen que codifica su enzima desintoxicante única. Es posible que hayan adquirido el segundo mediante un proceso de duplicación genética, mediante el cual otras especies, incluidas muchas plantas, han desarrollado nuevos rasgos.

También encontraron dos copias de un gen parcialmente involucrado en la producción y defensa de antioxidantes. Sourakov sospecha que estos genes pueden estar relacionados tanto con la capacidad de las polillas bella para desintoxicar los alcaloides como con su notable longevidad.

"Ciertos tipos de estrés en los sistemas biológicos dan como resultado una vida más larga. Podría ser que la interacción que tienen las polillas bella con los alcaloides no sea sólo la razón por la que tiene sentido que vivan vidas largas, sino también uno de los mecanismos detrás de esto. "