Hallan el gen que cambi¨® el color a las mariposas en la Revoluci¨®n industrial

Las mariposas empiezan a desvelar los secretos de sus colores. Investigadores brit¨¢nicos han encontrado el gen que hizo que una polilla que era blanca con motas negras se fuera oscureciendo a medida que el carb¨®n de las f¨¢bricas de inicios de la Revoluci¨®n Industrial iba haciendo lo mismo con el entorno. En paralelo, otro estudio ha descubierto que este mismo gen es responsable del abanico de patrones y pigmentos usado por un g¨¦nero de mariposas tropicales para copiarse los colores unas a otras.

En la primera mitad del siglo XIX, los aficionados a las mariposas empezaron a ver en los bosques cercanos a las ciudades industriales inglesas ejemplares de la mariposa de los abedules (Biston betularia) de color negro. Esta polilla hab¨ªa sido hasta entonces de color blanco con motas negras, un camuflaje ideal para posarse en los troncos de los ¨¢rboles y escapar as¨ª del acecho de los depredadores. Sin embargo, para finales de siglo, en ciudades como Manchester, ya no hab¨ªa mariposas blancas moteadas.

El fen¨®meno, conocido como melanismo industrial, es uno de los mejores ejemplos de los mecanismos de la selecci¨®n natural, aunque en este caso tuviera poco de natural. La poluci¨®n del carb¨®n usado por las f¨¢bricas fue ennegreciendo todo el entorno. En el caso de los abedules, el di¨®xido de azufre oscureci¨® sus troncos y lo que era un buen escondite para las betularias se convirti¨® en un chivato para los p¨¢jaros.

La Revoluci¨®n Industrial estaba ejerciendo una presi¨®n selectiva en favor de los ejemplares que eran m¨¢s oscuros hasta acabar completamente negros (subespecie a la que precisamente llamaron B. betularia carbonaria). Aunque la relaci¨®n entre poluci¨®n y color fue expuesto hace un siglo, no se sab¨ªa qu¨¦ gen era el responsable ni cu¨¢ndo y c¨®mo surgi¨® la mutaci¨®n.

La 'Biston betularia' negra apareci¨® en 1819 y en menos de un siglo desplaz¨® a la blanca moteada

Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad de Liverpool (Reino Unido) ha identificado el gen mutante. Llamado c¨®rtex, es un viejo conocido de los genetistas. Pero su papel en el color de las mariposas hab¨ªa pasado desapercibido porque su funci¨®n principal en la mosca del vinagre, el organismo usado como modelo en los estudios de biolog¨ªa del desarrollo, ten¨ªa que ver con la creaci¨®n de ¨®vulos y nada con la pigmentaci¨®n.

"En teor¨ªa, esta mutaci¨®n pudo haber existido antes de la Revoluci¨®n Industrial, por ejemplo en los bosques m¨¢s densos, y mantener una frecuencia muy baja", dice el investigador del Instituto de Biolog¨ªa Integrada de la universidad brit¨¢nica de Liverpool y principal autor de la investigaci¨®n, Ilik Saccheri. "En cambio, nuestro an¨¢lisis de los patrones de cambio de la secuencia de ADN relacionada con esta mutaci¨®n muestra que no fue as¨ª", a?ade.

Los cient¨ªficos capturaron un centenar de betularias negras y otras casi 300 blancas. Al analizar su ADN, en la pr¨¢ctica totalidad de las primeras aparec¨ªa esa porci¨®n del gen c¨®rtex modificada, algo que no sucedi¨® con ninguna de las segundas. En cuanto a las cinco excepciones, los investigadores llegaron a la conclusi¨®n de que se trataba una tercera subespecie.

Bas¨¢ndose en una estimaci¨®n de la tasa de mutaciones y la distribuci¨®n de la poblaci¨®n con la variante del gen, los cient¨ªficos pudieron hacer un viaje atr¨¢s en el tiempo hasta encontrar a las primeras polillas carbonarias en la segunda d¨¦cada del siglo XIX. Seg¨²n los libros de historia, el primer caso registrado, mediante la captura de un ejemplar vivo, sucedi¨® en 1848, en Manchester. "Nuestra mejor estimaci¨®n de 1819 muestra que la mutaci¨®n surgi¨® durante la Revoluci¨®n Industrial y necesit¨® 30 a?os para que fuera tan com¨²n como para que no pasara desapercibida", comenta el ec¨®logo Pascale Campagne, coautor de este estudio publicado en Nature.

Una porci¨®n de ADN m¨®vil

Muy lejos de las ciudades industriales inglesas, en las selvas tropicales de Am¨¦rica vuelan las?Heliconius. Este g¨¦nero de mariposas, formado por un centenar de especies, usa los vivos colores de sus alas como advertencia de su toxicidad a los posibles depredadores. Aunque solo algunas son t¨®xicas, todas se imitan entre s¨ª a la hora de colorear sus alas. Ahora, un grupo de cient¨ªficos ha comprobado que el mismo gen c¨®rtex que ennegreci¨® a la mariposa de los abedules, amarillea o enrojece las alas de las mariposas americanas.

"Es muy interesante que se trate del mismo gen en los dos casos. Para las polillas, el desarrollo de una coloraci¨®n oscura para que se ocultaran, pero las mariposas usan brillantes colores para advertir de su toxicidad a los depredadores", escribe en una nota el profesor de biolog¨ªa evolutiva de la Universidad de Cambridge y coautor de esta segunda investigaci¨®n tambi¨¦n publicada en Nature, Chris Jiggins. "Esto plantea la pregunta de que, dada la gran variedad de mariposas y polillas y los cientos de genes que intervienen en hacer sus alas, ?por qu¨¦ siempre es el mismo?", a?ade.

Desaparecida la poluci¨®n industrial, la polilla negra se est¨¢ extinguiendo en Reino Unido

Los cient¨ªficos no lo saben. Tampoco saben si lo que han descubierto en estos dos grupos de lepid¨®pteros tambi¨¦n suceden en las otras 17.000 especies de mariposas y las m¨¢s de 160.000 de polillas. Tambi¨¦n desconocen c¨®mo funciona la mutaci¨®n en este gen o como, partiendo de su funci¨®n conocida en la creaci¨®n de embriones, ha acabado interviniendo en la formaci¨®n de los patrones de formas y colores de las mariposas.

Saccheri apunta al car¨¢cter m¨®vil de esta porci¨®n del ADN. "Se trata de partes del ADN que se mueven de una zona a otra del genoma, a veces por medio de un mecanismo de copiapega, que facilita su proliferaci¨®n", explica. En gen¨¦tica este ADN m¨®vil se denomina transpos¨®n y tiene la particularidad de modificar el material gen¨¦tico pr¨®ximo. Aqu¨ª, el gen cortex habr¨ªa acabado interviniendo en la regulaci¨®n del ciclo celular.

Esta elasticidad gen¨¦tica explicar¨ªa los casos extremos de la mariposa de los abedules y las Heliconius. Tambi¨¦n explicar¨ªa que, tal como llegaron, las polillas negras se est¨¦n yendo. Desde que el Reino Unido aprobara leyes para reducir las emisiones contaminantes, la poblaci¨®n de B. betularia carbonaria en el cintur¨®n industrial ingl¨¦s se ha reducido desde sus m¨¢ximos en los a?os 70 del siglo pasado hasta un 20% en 2002. "Hoy pr¨¢cticamente han desaparecido de estas zonas y se espera que se extinga en el Reino Unido", concluye?Saccheri.