Cada año, las mariposas monarcas realizan una migración majestuosa desde el norte de Canadá hasta la costa del Golfo. Los científicos están fascinados por varias facetas de este misterioso viaje, desde cómo da forma al desarrollo de la monarca hasta dónde, exactamente, terminan los bichos alados. Nueva investigación en el diario Naturaleza ayuda a explicar un aspecto de la enigmática caminata: cómo los insectos desarrollaron la capacidad de volverse tóxicos, lo que les impide comerse en el camino.
Como orugas, las monarcas mastican algodoncillo. Esa dieta enfermaría o incluso mataría a la mayoría de los animales; Las plantas producen glucósidos cardíacos, que desactivan las bombas de sodio que las células usan para regular los niveles de sal. Para los organismos con corazones, esto puede provocar un paro cardíaco. Pero los monarcas nunca digieren las toxinas. En cambio, en un proceso llamado secuestro, transportan los glucósidos cardíacos dentro de sus cuerpos a medida que crean capullos, maduran en mariposas y toman vuelo. Las plantas de algodoncillo han desarrollado toxicidad precisamente por lo que la mayoría de los insectos no lo hará
Llevar veneno alrededor tiene al menos algún impacto en la mayoría de estas especies, y resistir el impacto de la toxina consume energía que podrían estar usando para otras cosas, como comer y reproducirse. Las monarcas manejan el algodoncillo mejor que el resto, y dar a las moscas de la fruta la misma resistencia genética podría ayudar a revelar por qué.
Los investigadores utilizaron CRISPR para editar tres mutaciones en un solo gen de la mosca de la fruta que se sabe que controla la bomba de sodio. Dos de las mutaciones, que evitan que los glucósidos cardíacos se unan a la bomba, ya se habían estudiado en mariposas monarca. Pero esas dos mutaciones hicieron que las moscas de la fruta fueran mucho más propensas a las convulsiones, y rápidamente murieron. Agregar una tercera mutación no identificada previamente a la mezcla ayudó a compensar los malos impactos de las otras dos.
Al probar las mutaciones una por una, "son capaces de reproducir realmente la cinta de la evolución", dice Marcus Kronforst, ecólogo de la Universidad de Chicago. Eso se debe a que las mutaciones tuvieron que ocurrir en una secuencia específica para evitar matar a las moscas antes de imbuirlas de superpoderes secuestrantes de toxinas.
Las "moscas monarca" tres veces mutadas son tan resistentes a las toxinas del algodoncillo como las propias mariposas monarcas, y 1000 veces menos sensibles que sus contrapartes salvajes. También llevan la toxina con ellos desde su etapa larval (las moscas de la fruta del bebé tienen la desgracia de ser gusanos en lugar de orugas) hasta la edad adulta. Es la primera vez que alguien usa CRISPR para estudiar la evolución recreando el desarrollo de un rasgo específico, en este caso, la resistencia a las toxinas, paso a paso.
La investigación no solo determina la forma en que las tres mutaciones funcionan juntas para permitir que las moscas monarca coman algodoncillo de otra manera venenoso. "También demuestra el primer paso necesario para que las 'moscas monarca' se vuelvan tóxicas", escribe Naomi Pierce, una bióloga que estudia mariposas en la Universidad de Harvard, en un correo electrónico a Ciencia popular. "Es un papel realmente hermoso".
Pero por todo eso, esto también es una historia de advertencia sobre los animales CRISPR, dice la bióloga y autora del estudio de la Universidad de California, Noah Whiteman. Las moscas de la fruta, incluso con tres mutaciones, son muy sensibles al movimiento externo: si golpeas el tubo de ensayo en el que vuelan, se caen y tardan casi dos minutos en volar de nuevo. Whiteman y su equipo están trabajando para descubrir por qué eso no es cierto para las mariposas monarca. Es posible que las moscas tengan mutaciones fuera del objetivo, dice, lo que significa que CRISPR editó algunos genes aleatorios aún no identificados junto con los que su equipo intentó modificar. Es un claro recordatorio de que estamos muy lejos de resolver todos los problemas de nuestra propia especie con la ingeniería genética. A pesar de que tienen la increíble capacidad de vivir del algodoncillo, Whiteman dice que "estas son moscas muy enfermas".