2014-03-10

Subject: Mimetismo de borboleta depende de um único gene

 

Mimetismo de borboleta depende de um único gene

 

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@ Nature/Barrett & MacKay/All Canada Photos/Corbis

O intrincado disfarce da borboleta cauda de andorinha, que imita os padrões nas asas de algumas espécies de borboletas tóxicas, é controlado por um único gene, revela um estudo publicado na revista Nature.

A descoberta alimenta o debate sobre o funcionamento do mimetismo, situação de previne o ataque de potenciais predadores. “Trata-se de um mistério de longa data da biologia", comenta Sean Carroll, biólogo evolutivo do desenvolvimento na Universidade do Wisconsin–Madison, que não esteve envolvido no estudo. “Um dos mais espectaculares fenómenos da natureza é que duas espécies sem parentesco evolutivo se assemelhem uma à outra."

Os disfarces da borboleta cauda de andorinha Papilio polytes intrigam os cientistas há mais de 150 anos. O naturalista Alfred Russel Wallace descreveu pela primeira vez o mimetismo em fêmeas desta espécie na década de 1860, depois de viajar pelo sudoeste asiático. Usou o exemplo para apoiar de forma tangível a teoria da evolução pela selecção natural, que ele e Charles Darwin tinham formalizado alguns anos antes.

O mimetismo em borboletas estava na linha da frente dos debates do início do século XX sobre se este tipo de características complexas teriam emergido gradualmente ou em saltos únicos e súbitos. Na década de 1960, biólogos evolutivos propuseram que 'supergenes', ou seja, conjuntos de genes herdados em bloco, estariam por trás dos padrões miméticos das asas, tendendo a ser passados à descendência na totalidade ou a não serem passados de todo.

“Nem lhes passou pela cabeça que um único gene fosse capaz de fazer isto", diz Marcus Kronforst, biólogo evolutivo na Universidade de Chicago no Illinois, que liderou este último estudo. Os machos das borboletas cauda de andorinha não são miméticos e têm asas praticamente todas negras, apenas com algumas manchas brancas mas os padrões das asas das fêmeas são mais variados, incluindo estrias e manchas coloridas praticamente iguais às de várias espécies de borboletas tóxicas, como a Pachliopta hector.

Para descobrir a base genética desta diversidade, a equipa de Kronforst cruzou diferentes populações de machos e fêmeas P. polytes. Os investigadores analisaram o DNA de centenas de descendentes femininos e procuraram regiões que diferissem em fêmeas com e sem asas miméticas “da mesma forma que mapearíamos características causadoras de doenças em humanos", diz Kronfrost.

 

A equipa identificou a região de um cromossoma que continha cinco genes. Sequenciações posteriores revelaram que um gene chamado doublesex determinava se as fêmeas teriam asas miméticas. O gene codifica uma proteína que controla a actividade de outros genes e também é conhecido pela sua influência na determinação do sexo em moscas da fruta e outros insectos.

A ligação entre o gene doublesex e o mimetismo fornece uma potencial explicação para a razão porque as borboletas cauda de andorinha macho não apresentam asas com padrões miméticos: os machos e as fêmeas produzem diferentes proteínas codificando e unindo diferentes porções do mesmo gene, um processo conhecido por splicing alternativo. Mas esta situação não parece explicar a variação nos padrões das asas das fêmeas pois estas, sejam miméticas ou não, produzem as mesmas três formas da proteína.

Os investigadores identificaram variações do DNA no gene doublesex entre diferentes formas dos padrões de asa das caudas de andorinha. Muitas destas variações alteram as propriedades das proteínas codificadas pelo doublesex. Kronfrost sugere que estas diferenças podem levar as proteínas a activar diferentes conjuntos de genes durante o desenvolvimento da asa para originar as várias formas das fêmeas.

Já o debate sobre o mimetismo continua. Carroll, co-autor de um artigo que acompanha esta pesquisa, suspeita que sequências de DNA não codificante alteram os níveis, localização e momento de acção do doublesex mas não as propriedades da proteína, têm maior probabilidade de explicar o seu papel no mimetismo. Essas alterações, diz ele, estão subjacentes a manchas de cor nas asas de borboletas do género Heliconius. “Um palpite informado a partir de muitas outras experiências é que mutações significativas ocorrem em sequências reguladoras", diz ele.

 

 

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