Las toxinas venenosas de las plantas de algodoncillo parecen haber causado una cascada evolutiva a través de múltiples capas en la red alimentaria, causando las mismas mutaciones genéticas en insectos, gusanos, ratones y aves.
Las mariposas monarca estuvieron entre los primeros insectos encontrado con este toque genómico especial, lo que les permite alimentarse de los glucósidos cardíacos tóxicos producidos por los algodoncillos (Apocynaceae) sin morir. En cambio, estas toxinas son secuestradas en ciertas partes del cuerpo de la mariposa, proporcionando una defensa contra los depredadores.
El picogrueso de cabeza negra (Pheucticus melanocephalus) es uno de esos depredadores, conocido por emigrar a México durante el invierno, donde se trata con picos llenos de mariposas monarca.
Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que hay algo en esta ave que le permite comer un insecto tan venenoso sin morir, y ahora, parece que este animal ha desarrollado algunos de los mismos mecanismos de protección que su comida.
Cuando el genoma del picogrueso de cabeza negra fue publicado el año pasado, los investigadores comenzaron a buscar las mismas mutaciones que se ven en las mariposas monarca.
Al final, pudieron encontrar dos de las tres peculiaridades genéticas encontradas en los genes de la bomba de sodio de la mariposa dentro de este depredador.
Estos genes de la bomba son responsables de mover el sodio hacia adentro y el potasio fuera de las células del cuerpo, pero las toxinas del algodoncillo pueden bloquear esta bomba y causar caos dentro del cuerpo.
Animales con corazón, como pájaros y humanos, realmente puede morir de insuficiencia cardíaca si se consume suficiente toxina.
Por lo tanto, las mutaciones en los genes de la bomba pueden ser necesarias para la supervivencia si su comida principal consiste en toxinas del algodoncillo.
“Resuelve este misterio de hace 40 años, donde la biología estaba bastante bien desarrollada, pero simplemente no pudimos bajar al nivel más bajo de organización posible, el genoma, para ver cómo los picogruesos están haciendo esto”. explica el biólogo evolutivo Noah Whiteman de la Universidad de California Berkeley.
“Parece que, sorprendentemente, están desarrollando resistencia utilizando el mismo tipo de maquinaria en los mismos lugares del código genético que la monarca y los pulgones, los insectos y los escarabajos, que también se alimentan de algodoncillo”.
Aún más sorprendente es el hecho de que los investigadores pudieron localizar estas mutaciones genómicas en múltiples capas de la cadena alimentaria.
Por ejemplo, la avispa parásita, Trichogramma pretiosum, que se alimenta de huevos de monarca, también tiene dos mutaciones en la misma parte del gen de la bomba de sodio que las mariposas.
Mientras tanto, los ratones ciervo (Peromyscus maniculatus), que se alimentan de mariposas monarca, tiene las tres mutaciones, al igual que el nematodo, Steinernema carpocapsae, que vive en el suelo alrededor de las plantas de algodoncillo.
Juntos, los resultados sugieren que se necesitan al menos dos sustituciones en los genes de la bomba para permitir que los animales se aprovechen de las mariposas monarca, aunque se necesitan más experimentos genéticos para confirmar esta hipótesis.
“Es notable que la evolución convergente se haya producido a nivel molecular en todos estos animales”. dice el biólogo de sistemas evolutivos Simon ‘Niels’ Groen de la Universidad de California Riverside.
“Las toxinas de las plantas provocaron cambios evolutivos en al menos tres niveles de la cadena alimentaria”.
El hecho de que estos cuatro animales estén relacionados lejanamente sugiere que esta batalla depredador-presa tiene profundas raíces evolutivas. En otras palabras, las toxinas vegetales pueden haber causado un efecto dominó de mutaciones en múltiples niveles de la red alimentaria.
Los autores no pueden estar seguros de si estas son las únicas mutaciones genéticas necesarias para consumir las toxinas del algodoncillo, pero esperan responder a esta pregunta con más investigación genómica.
El oropéndola de lomo negro (Abeja ictericia), por ejemplo, consume hasta un millón de monarcas cada invierno y, sin embargo, tiende a recoger las partes más tóxicas. Los picos gordos, por otro lado, se comen la mariposa entera.
El genoma de los orioles aún no se ha secuenciado, pero cuando lo estén, será interesante observar si tienen las mismas mutaciones genéticas en los genes de la bomba o si han adaptado un mecanismo diferente.
“Supongo que hay otros parasitoides y depredadores que también han desarrollado mutaciones de resistencia que interactúan con las monarcas, y es solo cuestión de tiempo antes de que se descubran”. dice Verde.
“Sabemos que esta no es la única forma de desarrollar la resistencia a los glucósidos cardíacos, pero parece ser la forma predominante: apuntar a esta bomba en particular”.
El estudio fue publicado en Biología actual.
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