El equipo internacional, en el que participan investigadores de la Universidad de Cambridge y el Museo de Historia Natural, hizo su descubrimiento al estudiar la evolución de los lepidópteros, un grupo de insectos entre los que se encuentran mariposas y polillas.
La reutilización de genes ha demostrado ser un mecanismo versátil y crucial para la evolución, que permite la diversificación y adaptación de la vida en la Tierra. Sin embargo, aún no se comprende exactamente cómo ocurre este proceso. La investigación del equipo, publicada en la revista Nature Ecology &Evolution, ayuda a arrojar luz sobre este misterio al detallar los cambios moleculares y evolutivos que sustentan la evolución de un rasgo complejo en un grupo tóxico de orugas.
"Nos entusiasmó descubrir que las defensas tóxicas de las polillas del cinabrio evolucionaron a través de la evolución de nuevas interacciones moleculares entre dos proteínas, lo que permitió a las orugas aprovechar los químicos de las plantas", dijo la autora principal, la Dra. Marta Maroja, ex del Departamento de Zoología de Cambridge. y ahora con sede en la Universidad de Turku, Finlandia.
Las polillas cinabrio (Tyria jacobaeae) se encuentran en gran parte de Europa y Asia. Sus orugas se alimentan exclusivamente de las hojas tóxicas de las plantas de hierba cana y secuestran los químicos de las plantas para volverlas desagradables y posteriormente venenosas para los depredadores potenciales.
Mediante una combinación de experimentos de laboratorio y de campo, el equipo probó por primera vez el papel defensivo de las toxinas secuestradas por las orugas. Descubrieron que las orugas de la polilla del cinabrio que se habían alimentado de hierba cana eran rechazadas y evitadas por los depredadores, mientras que las orugas criadas en plantas que carecían de químicos defensivos perdieron sus propiedades tóxicas y se volvieron apetecibles para los depredadores.
Luego, los investigadores utilizaron un extenso enfoque de genómica comparativa, analizando los genomas y transcriptomas (el conjunto de moléculas de ARN expresadas por el genoma) de las orugas de la polilla cinabrio y varias especies relacionadas. Este análisis reveló que la defensa tóxica de las orugas evolucionó como consecuencia de cambios dentro de una vía de desintoxicación que normalmente está presente en el sistema digestivo de todas las orugas.
Un gen que normalmente participa en la desintoxicación de sustancias químicas vegetales en el intestino se duplicó en un ancestro de la polilla cinabrio, y la copia fue posteriormente reclutada en las glándulas de seda, que secretan seda utilizada para crear sus capullos protectores. La seda regurgitada por la oruga actúa como mecanismo de defensa, creando una desagradable secreción espumosa que cubre su cuerpo y que es tóxica para los depredadores.
"Nuestra investigación no sólo señala los orígenes de la defensa tóxica encontrada en las orugas de la polilla cinabria, sino que también destaca cómo su ancestro podría potencialmente explotar su dieta tóxica al reutilizar componentes de su vía de desintoxicación digestiva", dijo el autor principal, el Dr. Mathieu Joron, también del Departamento de Zoología de la Universidad de Cambridge y con sede en el Museo de Historia Natural de Londres.
“A menudo se ve la evolución como un proceso de construcción de nuevas e intrincadas adaptaciones desde cero. Sin embargo, nuestro estudio contribuye a un creciente cuerpo de investigación que muestra cómo la evolución también puede actuar modificando características existentes, reutilizando genes y mecanismos moleculares, para producir nuevos rasgos complejos que tienen consecuencias fascinantes para la ecología de los animales”, afirmó el Dr. Maroja.
