doi.org/10.1098/rspb.2024.0591
Credibilidade: 989
#Mariposa
Pesquisadores descobriram uma forma única de especiação em mariposas, impulsionada por diferenças nos tempos de atividade e apoiada por mudanças genéticas em seus genes de relógio
Este estudo destaca a evolução das mariposas por meio do isolamento temporal, fornecendo um exemplo concreto de especiação no nível molecular.
Como uma espécie se torna duas? Se você é um biólogo, essa é uma pergunta capciosa. O consenso é que, na maioria dos casos, o processo de especiação ocorre quando indivíduos de uma única população se tornam geograficamente isolados. Se eles permanecerem separados por tempo suficiente, eles perdem a capacidade de cruzar.
Um novo estudo publicado no periódico Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences demonstra o que acontece quando ocorre uma forma menos comum de especiação. Em vez de serem separados por uma barreira física, como uma cadeia de montanhas ou um oceano, os membros de uma espécie podem se separar no tempo.
O estudo de caso das mariposas:
Os pesquisadores se concentraram em duas espécies de mariposas intimamente relacionadas com áreas sobrepostas no sudeste dos Estados Unidos.
Essas duas são muito semelhantes, – disse o autor principal Yash Sondhi, que conduziu a pesquisa para o estudo enquanto trabalhava na Florida International University e mais tarde no Florida Museum of Natural History. Elas se diferenciaram ao longo deste eixo, que é quando voam.
As mariposas rosadas do bordo, do gênero Dryocampa, parecem o que você veria se Roald Dahl pintasse algo de um sonho febril. Elas têm uma juba de leão espessa acima da cabeça e do abdômen, e suas escamas vibrantes são da cor de morango e banana. As mariposas rosadas machos e fêmeas voam exclusivamente à noite.
As mariposas rosadas listradas, do gênero Anisota, são menos chamativas, com sutis tons de ocre, umber e marga. Enquanto as fêmeas desta espécie são ativas ao anoitecer e no início da noite, os machos preferem voar durante o dia.
Sondhi sabia por pesquisas anteriores que esses dois grupos, Dryocampa e Anisota, se originaram de uma única espécie há aproximadamente 3,8 milhões de anos, o que é relativamente recente em escalas de tempo evolutivas. Há um punhado de espécies no gênero Anisota, todas ativas durante o dia. As mariposas noturnas do bordo rosado são as únicas espécies do gênero Dryocampa.
Insights genéticos de espécies de mariposas
Sondhi é especialista em biologia da visão de insetos e viu o par de mariposas como a oportunidade perfeita para explorar como a visão evolui quando uma espécie muda seu padrão de atividade.
Mas as coisas não saíram como planejado.
Fui em busca de diferenças na visão de cores. Em vez disso, encontramos diferenças em seus genes de relógio, o que, em retrospecto, faz sentido,- disse Sondhi.
Os genes de relógio controlam o ritmo circadiano de plantas e animais. O fluxo e refluxo das proteínas que eles criam faz com que as células se tornem ativas ou dormentes por um período de aproximadamente 24 horas. Eles afetam tudo, desde o metabolismo e o crescimento celular até a pressão arterial e a temperatura corporal.
Para qualquer organismo que reverte seu padrão de atividade, os genes de relógio estão virtualmente garantidos de estar envolvidos. É um sistema que foi retido em tudo, desde moscas-das-frutas a mamíferos e plantas. Todos eles têm algum tipo de mecanismo de cronometragem,- disse ele.
Investigando expressões genéticas:
Sondhi comparou os transcriptomas das duas mariposas. Ao contrário dos genomas, que contêm a totalidade do DNA de um organismo, os transcriptomas contêm apenas o subconjunto de material genético que está sendo usado ativamente para fazer proteínas. Isso os torna úteis para explorar diferenças nos níveis de proteína ao longo do dia.
Como esperado, Sondhi encontrou uma série de genes que foram expressos em quantidades diferentes nas duas espécies de mariposa. As mariposas noturnas do bordo rosado investiram mais energia em seu olfato, enquanto a mariposa do carvalho voadora diurna produziu mais genes associados à visão.
Descobertas na expressão genética:
No entanto, não houve diferenças nos genes que conferem a capacidade de ver cores. Isso não significa necessariamente que sua visão de cores seja idêntica, mas se houver diferenças, elas provavelmente estão no nível de ajuste e sensibilidade e não na estrutura dos genes em si.
Houve um gene adicional que se destacou. Desconectado, ou disco, foi expresso em diferentes níveis durante o dia e a noite em ambas as espécies. Em moscas-das-frutas, sabe-se que o disco influencia indiretamente os ritmos circadianos por meio da produção de neurônios que transmitem enzimas do relógio do cérebro para o corpo.
O gene disco que Sondhi encontrou em suas amostras de mariposas era duas vezes maior que sua contraparte de moscas-das-frutas, e tinha dedos de zinco adicionais, porções ativas de um gene que interage diretamente com DNA, RNA e proteínas. Parecia provável que as mudanças no gene disco fossem pelo menos parcialmente responsáveis “”pela mudança para o voo noturno em mariposas-de-ácer-rosado.
Quando ele comparou o gene disco de mariposas-de-ácer-rosado com o de lagartas-de-carvalho, ele encontrou 23 mutações que tornavam cada uma distinta da outra. As mutações também estavam localizadas em porções ativas do gene, o que significa que provavelmente contribuem para diferenças físicas observáveis “”entre as mariposas. Sondhi estava observando a evolução em ação.
Se isso for confirmado funcionalmente, este é um exemplo realmente concreto do mecanismo por trás de como elas se especiaram no nível molecular, o que é raro de acontecer, – ele disse.
Implicações para a Biologia Evolutiva:
O estudo também é um importante impulso para uma melhor compreensão das várias maneiras pelas quais a vida se sustenta e se propaga. Quando a genética se tornou um campo de estudo, os pesquisadores concentraram a maioria de seus esforços em algumas espécies representativas, como moscas-das-frutas ou camundongos de laboratório. Isso foi feito principalmente por uma questão de conveniência, mas limita o quanto sabemos sobre padrões biológicos amplos. Assim como um humano não é um camundongo de laboratório, uma mariposa não é uma mosca-das-frutas.
À medida que as espécies continuam a declinar devido às mudanças climáticas e outras mudanças antropogênicas, precisaremos projetar geneticamente um número maior das que permanecerem para permitir a tolerância à seca, por exemplo, ou para serem ativas em regimes de poluição leve. Para fazer isso de forma consistente, ter um conjunto mais amplo de genes caracterizados funcionalmente em todos os organismos é crucial. Não podemos usar apenas Drosophila, – disse Sondhi.
Publicado em 31/08/2024 19h11
Artigo original:
Estudo original: