Los cromosomas de las mariposas y las polillas se han mantenido prácticamente sin cambios desde su último ancestro común hace más de 250 millones de años, revela un nuevo estudio. Esta estabilidad existe a pesar de la increíble diversidad que se observa hoy en día en los patrones de alas, tamaños y formas de orugas en más de 160.000 especies en todo el mundo.
Investigadores del Instituto Wellcome Sanger y sus colaboradores de la Universidad de Edimburgo analizaron y compararon más de 200 genomas de alta calidad a nivel de cromosomas de mariposas y polillas para comprender mejor su historia evolutiva.
Además, descubrieron grupos raros de especies que rompieron estas normas genéticas y sufrieron reordenamientos genéticos, incluidas fusiones cromosómicas (donde se fusionan dos cromosomas) y fisiones (donde un cromosoma se divide).
Los hallazgos, publicados en Nature Ecology and Evolution, arrojan luz sobre las estrictas limitaciones que rigen la evolución del genoma en estos insectos ecológicamente vitales. También ofrecen información sobre los factores que han permitido a especies seleccionadas desafiar estas reglas de la evolución.
Estos conocimientos pueden informar y mejorar los esfuerzos de conservación al guiar estrategias específicas, monitorear la salud de los ecosistemas, adaptarse al cambio climático e incorporar información genética en iniciativas de conservación más amplias.
Las claves de la investigación
El trabajo es parte del Proyecto Darwin Arbol de la Vida1, cuyo objetivo es secuenciar las 70.000 especies en Gran Bretaña e Irlanda, y contribuye al Proyecto BioGenoma de la Tierra, más amplio, para secuenciar las 1,6 millones de especies catalogadas en toda la Tierra. El estudio plantea preguntas más amplias sobre cómo los cambios cromosómicos dan forma a la biodiversidad a lo largo del tiempo.
Los investigadores continuarán esforzándose por secuenciar las 11.000 especies europeas de mariposas y polillas como parte del recién lanzado Proyecto Psyche. Las mariposas y las polillas, denominadas colectivamente lepidópteros, representan el 10 por ciento de todas las especies animales descritas y son polinizadores y herbívoros de enorme importancia en muchos ecosistemas.
En este nuevo estudio, investigadores del Instituto Wellcome Sanger y sus colaboradores se propusieron comprender los procesos que impulsan la evolución de los cromosomas de este grupo tan diverso.
La estructura de sus los cromosomas
Identificaron 32 bloques de construcción de cromosomas ancestrales, denominados "elementos merianos" en honor a la entomóloga pionera del siglo XVII Maria Sibylla Merian, que han permanecido intactos en la mayoría de las especies de mariposas y polillas desde su último ancestro común hace más de 250 millones de años.
Con la excepción de un único evento de fusión antiguo entre dos cromosomas que dio lugar a los 31 cromosomas que se observan en la mayoría de las especies actuales, los cromosomas de la mayoría de las especies actuales corresponden directamente a estos elementos merios ancestrales.
El equipo descubrió que no sólo los cromosomas eran increíblemente estables, sino que también lo era el orden de los genes dentro de ellos. El equipo encontró algunas especies con cambios menores, principalmente relacionados con fusiones de pequeños autosomas6 y el cromosoma sexual. Esto destaca el papel de la longitud de los cromosomas como impulsor del cambio evolutivo.
Sin embargo, los investigadores descubrieron un subconjunto raro de especies, como las mariposas azules (Lisandra) y el grupo que contiene mariposas blancas de la col (Pieris), que han desafiado estas limitaciones de la estructura del genoma.
Estos grupos experimentaron una extensa reorganización cromosómica, incluida la rotura de cromosomas, y una reorganización a gran escala mediante fisión y fusión. El trabajo aumenta la comprensión de los factores que conducen a la diversidad genética dentro de estos insectos. Esto puede guiar los esfuerzos para proteger y preservar especies específicas que enfrentan desafíos únicos y cambios ambientales relacionados con el cambio climático.
Charlotte Wright, primera autora del estudio en el Instituto Wellcome Sanger, dijo en un comunicado: "Es sorprendente que, a pesar de que las especies se diversificaron ampliamente, sus cromosomas se hayan mantenido notablemente intactos. Esto cuestiona la idea de que los cromosomas estables puedan limitar la diversificación de las especies. De hecho, esta característica podría ser una base para construir diversidad. Esperamos encontrar pistas en grupos raros que hayan evadido estas reglas".
