En algunas regiones de Colombia existe la creencia de que en las alas de una mariposa se puede encontrar la suerte en forma de un número para jugar el chance. Por eso a la Diaethria clymena, conocida también coloquialmente como 88 u 89, se le asocia con la suerte, por ejemplo.
Foto portada: Patrón de un ala de la mariposa de espejos (‘Agraulis vanillae’), con alteraciones provocadas por la modificación de una secuencia de ADN con CRISPR/Cas9.
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Sin embargo, detrás de estas particulares tramas que adornan a estos insectos, y dotan a algunas especies de una impresionante belleza que las hace populares –como la amenazada monarca– más allá de la buena fortuna o de un mensaje divino, está la genética obrando.
Dedicada a seguir las pistas en el ADN que les dan forma a estos patrones de las alas de estos insectos está la bióloga colombiana Anyi Mazo Vargas. Egresada de la Universidad del Valle, en Cali, Mazo Vargas es hoy investigadora posdoctoral en el Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad George Washington, en Estados Unidos.
El mes pasado un estudio liderado por ella, que demostró cómo una arquitectura genética que se ha preservado en estos organismos por miles de años juega un papel crucial en la creación de las curiosas formas que vemos en sus alas, fue portada de la revista Science, una de las publicaciones científicas más importantes en el mundo.
PERIODISMO INVESTIGATIVO
Según explica la doctora Mazo Vargas, estudiar las alas de estos insectos les permite a científicos como ella intentar entender cómo funciona el ADN, esa molécula que sabemos que los seres vivos tenemos en el interior de cada una de nuestras células, cuando da las instrucciones que le dan forma a todo lo que vemos en la naturaleza, definiendo qué aspecto adoptan desde las diminutas manchas de una mariposa hasta nuestros órganos.
Y es que realizar estos estudios en estos organismos supone un modelo más sencillo de estudiar porque no son algo en 3D, como, por ejemplo, nuestro corazón o nuestros pulmones. “Estudiar las alas nos permite poner eso en un plano, literalmente, que es algo menos complejo donde lo que estamos viendo son diferentes patrones, diferentes colores, diferentes formas que de cierta manera son como los diferentes órganos en nuestro cuerpo”, comenta la investigadora.
Entender por qué una línea está siempre en el mismo lugar del ala o por qué siempre aparecen en ellas un grupo de círculos de maneras similares —como en nuestro cuerpo los órganos están siempre en el mismo lugar— es la tarea de los investigadores que estudian lo que se conoce como regulación genética. Cómo la receta escrita en el ADN se obedece y transforma en elementos visibles.
En ese proceso lo que los científicos han encontrado en sus estudios es que, además de la intervención que en estos proceso tienen los genes —encargados de dar la orden para que se produzcan las proteínas que dan pie a la formación de estas características– también hay unas secuencias de ADN que están alrededor de esos genes y que actúan como interruptores que modulan que la expresión de los genes se dé en mayor o menor medida, haciendo que una característica sea más o menos notoria.
Particularmente en un gen conocido como WntA, el equipo liderado por Mazo Vargas encontró que hay muchos interruptores para las cinco especies de mariposas que estudiaron: la Junonia coenia, también conocida como ojo de venado; la Vanessa cardui o vanesa de los cardos; la Heliconius himera; la Agraulis vanillae o mariposa de espejos y la Danaus plexippus o monarca. Sin embargo, todas ellas tienen aspectos tan diversos que los investigadores esperaban que esas secuencias reguladoras o controles fueran muy diferentes, pero se dieron cuenta de que no es así.
Evolución y observación.
Foto: La doctora Mazo Vargas realizó su maestría en la U. de Puerto Rico y su Ph. D., en la U. de Cornell.
Como detalla la doctora Mazo Vargas, el de las mariposas es uno de los sistemas de investigación en los que se cuenta con bastante información ecológica. Gracias a años de estudio sabemos que los colores y los patrones de sus alas son muy importantes para muchos aspectos de la biología de estos organismos, como la comunicación, el mimetismo o la búsqueda de pareja. Contar con ese amplio conocimiento es un excelente punto de partida para ahondar más, hasta analizar cómo intervienen los genes y secuencias específicas de ADN en la formación de esos patrones y cómo esos procesos también pueden estar cambiando.
“Hay miles de especies de mariposas, pensemos en todos los patrones que hemos visto en ellas. Mi abuelita me hablaba de la de los números y la de los ojos, por ejemplo. Todos esos patrones que vemos están codificados en el ADN. En mariposas es muy interesante porque sabemos que hay un grupo de genes que siempre se repiten en estas especies que se ven tan distintas”, relata la científica caleña, quien hace cinco años también realizó una publicación en la que identificó precisamente al gen WntA como un factor importante para establecer los patrones de las alas en muchas especies de mariposas.
En el estudio publicado recientemente en Science logró demostrar cómo diferentes secuencias reguladoras intervenían en el proceso, muy similares entre sí en las diferentes especies analizadas en el estudio. “Los controles son muy parecidos, evolutivamente hay mucha conservación de esas secuencias —señala Mazo Vargas—, eso quiere decir que el mecanismo para regular este gen, para que pueda hacer las alas y se exprese en el momento adecuado durante el desarrollo, está muy conservado. Eso es importante porque, insisto, las mariposas que estoy estudiando se ven muy distintas”.
Entonces, ¿por qué tienen una apariencia tan diferente? “Lógicamente los interruptores no son idénticos, pero sí muy parecidos. Esa parte es importante, pero todavía nos falta estudiarla más para definir cuánto es necesario que sean diferentes para entender las variaciones entre estas especies”, explica.
Una gran consola.
Foto: Vista dorsal de las alas de la mariposa monarca.
Para llegar a estas conclusiones, Mazo Vargas recurrió a una herramienta que se ha hecho mundialmente conocida en los últimos años. En 2020 la investigadora francesa Emmanuelle Charpentier y la estadounidense Jennifer A. Doudna fueron galardonadas con el Premio Nobel de Química por el desarrollo de un método para editar el genoma conocido como CRISPR/Cas9, una herramienta para reescribir el código de la vida que es empleado, por ejemplo, en el desarrollo de variedades de cultivos mejorados, está contribuyendo a nuevas terapias contra el cáncer y se espera que pueda en algún momento hacer realidad el sueño de curar enfermedades hereditarias.
Con estas ‘tijeras genéticas’ los investigadores pueden cambiar el ADN de animales, plantas y microorganismos con una precisión extremadamente alta. Pero, en lugar de buscar mejoras en el código genético de las mariposas, lo que hace la doctora Mazo Vargas es dañarlo.
Foto: Ejemplar mutante de una mariposa monarca (‘Danaus plexippus’) que fue modificada dentro del estudio con CRISPR, alterando los patrones naturales de sus alas.
“Para poder saber cómo funciona algo dentro de la célula, nosotros utilizamos un método que es como coger un martillo e ir a romperlo. Como si tuvieras el motor de un carro y comenzaras a pegarle a cada pieza para saber para qué sirve cuando falla. Así usamos CRISPR, vamos y dañamos una región específica del ADN”.
La edición genética también le permitió a la bióloga percatarse de que, aún cuando en este campo se habla normalmente de controles que regulan algo suelen referirse a elementos que activan la expresión (enhancers o potenciadores), su actividad no solo es similar cuando activan el gen, en el encendido, sino también cuando lo apagan.
“Eso fue muy interesante porque podemos demostrar que para regular un gen necesitas cosas que lo prendan, pero también otras que lo apaguen. Yo lo veo como una consola gigante con muchos interruptores. Entonces tú tienes unos que van más arriba y otros, más abajo, necesitas varios de esos modulando a diferentes niveles para lograr que la expresión de este gen sea la correcta en el momento adecuado”, explica Mazo.
Este sistema es el responsable de que las alas de las mariposas entre los individuos de una misma especie tengan patrones similares, aunque con pequeñas variaciones en el grosor o en la longitud de los trazos, de la misma manera en que no todos los seres humanos son idénticos. Así esa mariposa con un 88 u 89 que buscaba la abuela de la investigadora siempre va a tener el mismo número de la suerte.
“Hay pequeñas variaciones en el número, pero es el mismo patrón, puede ser un poco más gordito o mas flaquito, puede ser más alargado el 9, pero es el mismo. Es un patrón que está codificado en los genes de esa mariposa y en esas secuencias que los regulan, que pueden ser muy conservadas”, asegura.
Hoy la bióloga trabaja en la continuación de su investigación. El gen que ella estudia, el WntA, es descrito como el encargado de solo hacer el bosquejo de ese diseño que llevan las alas, el que dice aquí irá una banda o acá van estos círculos que parecen unos ojos de venado. Después de él vienen otros genes a llenarlo, a construir y a darle color. Y la investigadora colombiana quiere entender qué genes son esos, cómo lo hacen y si eso puede variar entre algunas de las especies que son su objeto de estudio.
Fuente: EL TIEMPO.
