En el equipo de investigación participaron el profesor Ilkka Hanski de la Universidad de Helsinki (Finlandia) y el profesor James Marden y el Dr. Christopher Wheat de la Universidad Estatal de Pensilvania (Estados Unidos).
Juntos descubrieron las bases genéticas de una maduración más rápida de los huevos, mayor capacidad para el vuelo y un metabolismo energético superior en los descendientes de mariposas exploradoras. Dichos rasgos aportan a estas mariposas aventureras una ventaja genética. Según los autores, estos descubrimientos podrían dar lugar a un conocimiento mejor sobre la influencia de la selección natural en especies que ocupan hábitats separados geográficamente.
El profesor Ilkka Hanski investigó las mariposas Melitaea cinxia de las islas Åland (Finlandia) mediante una tecnología de secuenciación génica para caracterizar miles de genes codificadores de proteínas. El trabajo del profesor Hanski con las mariposas le ha granjeado el premio Craaford de este año, considerado por los expertos en la materia el premio Nobel de la ecología.
«En 1991 comenzó en Finlandia el proyecto Glanville fritillary y desde entonces ha desempeñado una función importante en el desarrollo de la biología de metapoblaciones», comentó el profesor Hanski. «Esta mariposa habita en una extensa red de 4.000 praderas de pequeño tamaño. No existen poblaciones grandes y su persistencia en el entorno se debe a un equilibrio entre extinciones estocásticas locales y recolonizaciones de praderas no ocupadas. Una serie de estudios ha demostrado que las hembras que establecen nuevas poblaciones locales son más propensas a la dispersión que las hembras típicas de la metapoblación. También ha sacado a relucir otras diferencias evolutivas que existen entre mariposas recién establecidas y poblaciones antiguas», añadió.
Por su parte, el profesor Marden explicó: «Las mariposas, como tantas otras especies, son especialistas; no viven en cualquier sitio. Esta característica otorga a una especie lo que los ecologistas llaman una distribución por grupos. En un entorno dividido en zonas, los organismos se enfrentan a un dilema de gran importancia entre permanecer en la zona de nacimiento o aventurarse a la búsqueda de otro hábitat adecuado. La permanencia es más segura de cara a la supervivencia inmediata, pero puede exponer a las nuevas crías a falta de espacio o a parásitos, mientras que la dispersión supone un riesgo a corto plazo pero ofrece un gran beneficio a la larga si se encuentra una zona desocupada de gran tamaño.»
«Queríamos comprender mejor los genes y las características fisiológicas que confieren rasgos sedentarios y "caseros", frente a rasgos exploratorios y "aventureros"», añadió el profesor Marden. «A los biólogos evolutivos nos resultan fascinantes los temas relacionados con relaciones de coste y beneficios, como la forma en la que la selección natural produce y mantiene tanto variedades "caseras" como "aventureras" de la misma especie.»
Según los expertos, la dicotomía «casera frente a aventurera» desempeña una función crucial en la ecología debido a que cambios en el hábitat, como fenómenos fortuitos y enfermedades, fomentan la extinción de poblaciones pequeñas en zonas concretas.
«La persistencia de una especie en una región obliga a que la velocidad de creación de poblaciones nuevas sea tan alta como la de la extinción de poblaciones locales», adujo el profesor Marden. «La dispersión de hembras individuales es lo que determina la velocidad de establecimiento junto a la cantidad de zonas y las distancias entre ellas.»
Los laboratorios de Marden y Hanski midieron y compararon la variación en la expresión génica en hembras de poblaciones establecidas de mariposas (poblaciones locales que han persistido durante no menos de cinco años) con poblaciones locales nuevas establecidas por mariposas exploradoras.
Se apreció una diferencia importante entre las mariposas de poblaciones viejas y nuevas, sobre todo en la forma en la que expresaban ciertos genes que controlan el ritmo y la secreción de proteínas almacenadas relacionadas con la producción de huevos y el mantenimiento de los músculos empleados para el vuelo. El equipo descubrió variaciones de la tasa metabólica relacionada con el vuelo de las mariposas (medición del rendimiento muscular y de la capacidad de vuelo).
El equipo también descubrió que otra variante génica desempeñaba una función clave en la capacidad de vuelo: la fosfoglucosa isomerasa (Pgi). Por añadidura, observaron que una parte diminuta del gen succinato deshidrogenasa (Sdhd) no aparece en las hembras de las nuevas poblaciones.
«La variante del gen Pgi parece estar asociada con la velocidad punta, mientras que la variante del gen Sdhd parece estar asociada con la resistencia», indicó el profesor Marden. «Es sencillo comprender por qué estos rasgos y sus genes asociados pueden encontrarse con mayor frecuencia en poblaciones nuevas. La mayor capacidad de vuelo permite a ciertas mariposas alcanzar nuevas zonas y asentarse en ellas.»
En relación a los descubrimientos, el profesor Hanski indicó que: «Este nuevo estudio demuestra diferencias importantes en la expresión génica entre las poblaciones nuevas y las viejas. Muchos de estos genes poseen funciones relacionadas con rasgos fisiológicos y de la historia evolutiva que se ha demostrado que determinan diferencias entre los tipos de población, dando pie así a hipótesis sobre la base genética de la variación histórica entre poblaciones. Mi grupo en Helsinki trabaja actualmente en secuenciar el genoma completo de la Melitaea cinxia y estamos desarrollando análisis de relación y asociación con un extenso material sobre variación fenotípica en el sistema de estudio al completo.»
Juntos descubrieron las bases genéticas de una maduración más rápida de los huevos, mayor capacidad para el vuelo y un metabolismo energético superior en los descendientes de mariposas exploradoras. Dichos rasgos aportan a estas mariposas aventureras una ventaja genética. Según los autores, estos descubrimientos podrían dar lugar a un conocimiento mejor sobre la influencia de la selección natural en especies que ocupan hábitats separados geográficamente.
El profesor Ilkka Hanski investigó las mariposas Melitaea cinxia de las islas Åland (Finlandia) mediante una tecnología de secuenciación génica para caracterizar miles de genes codificadores de proteínas. El trabajo del profesor Hanski con las mariposas le ha granjeado el premio Craaford de este año, considerado por los expertos en la materia el premio Nobel de la ecología.
«En 1991 comenzó en Finlandia el proyecto Glanville fritillary y desde entonces ha desempeñado una función importante en el desarrollo de la biología de metapoblaciones», comentó el profesor Hanski. «Esta mariposa habita en una extensa red de 4.000 praderas de pequeño tamaño. No existen poblaciones grandes y su persistencia en el entorno se debe a un equilibrio entre extinciones estocásticas locales y recolonizaciones de praderas no ocupadas. Una serie de estudios ha demostrado que las hembras que establecen nuevas poblaciones locales son más propensas a la dispersión que las hembras típicas de la metapoblación. También ha sacado a relucir otras diferencias evolutivas que existen entre mariposas recién establecidas y poblaciones antiguas», añadió.
Por su parte, el profesor Marden explicó: «Las mariposas, como tantas otras especies, son especialistas; no viven en cualquier sitio. Esta característica otorga a una especie lo que los ecologistas llaman una distribución por grupos. En un entorno dividido en zonas, los organismos se enfrentan a un dilema de gran importancia entre permanecer en la zona de nacimiento o aventurarse a la búsqueda de otro hábitat adecuado. La permanencia es más segura de cara a la supervivencia inmediata, pero puede exponer a las nuevas crías a falta de espacio o a parásitos, mientras que la dispersión supone un riesgo a corto plazo pero ofrece un gran beneficio a la larga si se encuentra una zona desocupada de gran tamaño.»
«Queríamos comprender mejor los genes y las características fisiológicas que confieren rasgos sedentarios y "caseros", frente a rasgos exploratorios y "aventureros"», añadió el profesor Marden. «A los biólogos evolutivos nos resultan fascinantes los temas relacionados con relaciones de coste y beneficios, como la forma en la que la selección natural produce y mantiene tanto variedades "caseras" como "aventureras" de la misma especie.»
Según los expertos, la dicotomía «casera frente a aventurera» desempeña una función crucial en la ecología debido a que cambios en el hábitat, como fenómenos fortuitos y enfermedades, fomentan la extinción de poblaciones pequeñas en zonas concretas.
«La persistencia de una especie en una región obliga a que la velocidad de creación de poblaciones nuevas sea tan alta como la de la extinción de poblaciones locales», adujo el profesor Marden. «La dispersión de hembras individuales es lo que determina la velocidad de establecimiento junto a la cantidad de zonas y las distancias entre ellas.»
Los laboratorios de Marden y Hanski midieron y compararon la variación en la expresión génica en hembras de poblaciones establecidas de mariposas (poblaciones locales que han persistido durante no menos de cinco años) con poblaciones locales nuevas establecidas por mariposas exploradoras.
Se apreció una diferencia importante entre las mariposas de poblaciones viejas y nuevas, sobre todo en la forma en la que expresaban ciertos genes que controlan el ritmo y la secreción de proteínas almacenadas relacionadas con la producción de huevos y el mantenimiento de los músculos empleados para el vuelo. El equipo descubrió variaciones de la tasa metabólica relacionada con el vuelo de las mariposas (medición del rendimiento muscular y de la capacidad de vuelo).
El equipo también descubrió que otra variante génica desempeñaba una función clave en la capacidad de vuelo: la fosfoglucosa isomerasa (Pgi). Por añadidura, observaron que una parte diminuta del gen succinato deshidrogenasa (Sdhd) no aparece en las hembras de las nuevas poblaciones.
«La variante del gen Pgi parece estar asociada con la velocidad punta, mientras que la variante del gen Sdhd parece estar asociada con la resistencia», indicó el profesor Marden. «Es sencillo comprender por qué estos rasgos y sus genes asociados pueden encontrarse con mayor frecuencia en poblaciones nuevas. La mayor capacidad de vuelo permite a ciertas mariposas alcanzar nuevas zonas y asentarse en ellas.»
En relación a los descubrimientos, el profesor Hanski indicó que: «Este nuevo estudio demuestra diferencias importantes en la expresión génica entre las poblaciones nuevas y las viejas. Muchos de estos genes poseen funciones relacionadas con rasgos fisiológicos y de la historia evolutiva que se ha demostrado que determinan diferencias entre los tipos de población, dando pie así a hipótesis sobre la base genética de la variación histórica entre poblaciones. Mi grupo en Helsinki trabaja actualmente en secuenciar el genoma completo de la Melitaea cinxia y estamos desarrollando análisis de relación y asociación con un extenso material sobre variación fenotípica en el sistema de estudio al completo.»
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