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Un gen Hox, uno de los principales genes del desarrollo que regula la identidad de las estructuras de los segmentos de los abejorros de cola negra (Bombus melanopygus), activa un complejo conjunto de genes posteriores que, en última instancia, impulsan los cambios segmentarios en la pigmentación de los abejorros, según una nueva investigación.
Los abejorros presentan una excepcional diversidad de colores, ya que sus aproximadamente 260 especies presentan más de 400 patrones de color.
El color de los abejorros se imparte en su densa pila de setales que cubre la cabeza, el tórax y el abdomen.
Esta diversidad en el patrón de color implica múltiples colores (por ejemplo, negro, naranja-rojo, amarillo, blanco) que están involucrados en transiciones frecuentes de una manera específica de los escleritos, lo que lleva a una amplia gama de combinaciones de colores segmentales dentro y entre las especies de abejorros.
Anteriormente se demostró que un gen Hox, el Abdominal-B, es el regulador clave del cambio fenotípico en una de estas especies, el abejorro de cola negra.
"En un estudio anterior, lo que no pudimos explicar es cómo un cambio en el gen Hox llamado Abdominal-B conduce a un cambio en los pigmentos que dan color a estas abejas", dijo la Dra. Heather Hines, investigadora del Departamento de Biología y del Departamento de Entomología de la Universidad Estatal de Pensilvania.
"En este nuevo estudio, tratamos de llenar ese vacío y entender qué genes son el objetivo de este primer gen, y cuál es la cascada de eventos que finalmente conduce a estas diferencias de color mimético".
El Dr. Hines y sus colegas descubrieron que la orientación genómica de un importante gen del desarrollo permite alterar varios genes de la melanina, en lugar de una sola enzima específica, para reforzar estos rasgos de color.
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| Los abejorros presentan una notable diversidad de patrones de color que se atribuye principalmente al mimetismo mulleriano. Investigaciones anteriores han identificado que la variación del color mimético rojo-negro en Bombus melanopygus está impulsada por cambios genéticos en un importante gen de desarrollo (el gen Hox Abd-B) que dicta la morfología segmentaria. Utilizando un enfoque transcriptómico específico para cada etapa, Rahman et al. desentrañan cómo este gen impulsa en última instancia las diferencias de pigmentación melánica, identificando un conjunto de genes desde el Abd-B más ascendente, pasando por genes de desarrollo intermedios, hasta llegar a un conjunto de genes de melanina y redox que interactúan aguas abajo. Crédito de la imagen: Rahman et al., doi: 10.1093/gbe/evab080. |
Su nuevo estudio amplía los conocimientos sobre los genes implicados en la producción de un pigmento llamado feomelanina.
Se sabe que este pigmento interviene en la coloración roja de los vertebrados, pero solo recientemente se ha descubierto que se produce en los insectos.
"Queda mucho trabajo por hacer para entender la genética evolutiva de estas abejas", dijo el Dr. Hines.
"Comprendiendo estos genes, ahora tenemos el potencial de observar tantas especies de abejas diferentes y cómo se han diversificado".
"Por tanto, no se trata de que una vez que hayamos terminado aquí hayamos acabado. Dada la diversidad de estas abejas, se puede hacer mucho más con el descubrimiento. Este es solo el primer paso".
Los científicos tienden a utilizar ciertos organismos cuando investigan la genética evolutiva porque son convenientes y fáciles de estudiar.
Este es uno de los pocos estudios que analizan los genes de la coloración fuera de estos organismos bien estudiados, o no modelos.
El estudio de los sistemas no modelo permite a los investigadores comprender la evolución de algunas de las diversificaciones de forma más excepcionales de la naturaleza, como esta radiación de color.
"Esto se suma realmente a la investigación genética evolutiva no modélica, que es un campo en crecimiento y el campo también se está expandiendo para ser más comparativo", dijo el Dr. Hines.
"A medida que avancemos, los investigadores estudiarán cómo han evolucionado los genes y las vías génicas en una mayor diversidad de especies".
Fuentes, créditos y referencias:
Developmental Transcriptomics Reveals a Gene Network Driving Mimetic Color Variation in a Bumble Bee. Genome Biology and Evolution 13 (6): evab080; doi: 10.1093/gbe/evab080