Los pigmentos y la fina estructura de las escamas de alas de mariposa trabajan juntas para generar un mosaico de colores y patrones que ayudan al insecto a camuflarse o atraer a sus parejas.

Científicos muestran en la revista ‘Cell Reports’ cómo solo se necesitan unos pocos genes de pigmento para modificar tanto el color como la morfología de las escamas de las alas.

Los investigadores utilizaron CRISPR/Cas9 para modificar los colores de las alas de la mariposa marrón ‘Bicyclus anynana’ en África oriental y descubrieron que esto producía cambios en la estructura y rigidez de la escama de la superficie, así como en el color. Los resultados muestran cómo los genes de pigmentación tienen un doble papel en la formación de las escamas de las alas.

«Nuestra investigación indica que el color y la estructura de las escamas de las alas están íntimamente relacionados porque las moléculas de pigmento también afectan a la estructura de las escamas», dice Antónia Monteiro, bióloga de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Singapur y del Colegio Yale-NUS de Singapur. «Algunos productos finales de la vía de la melanina, que produce los pigmentos del ala de mariposa, juegan un papel tanto en la pigmentación de la escama como en la morfología de la escama», añade.

El compañero de posdoctorado Yuji Matsuoka inhabilitó artificialmente cinco de los genes del pigmento de ‘B. Anynana’ utilizando CRISPR/Cas9 para comprender mejor cómo cada uno de ellos contribuyó al color del ala de la mariposa. Sorprendentemente, las mutaciones alteraron los detalles de la estructura de la escama del ala también. Cuando una mutación impide que se genere el pigmento dopa-melanina, se forma una lámina extra de quitina, un componente fibroso del exoesqueleto, horizontalmente en la superficie superior de la escama del ala. Y cuando una mutación diferente bloqueó el pigmento dopamina-melanina, aparecieron láminas verticales de quitina.

«Algunas mariposas pueden tener tonalidades vívidas simplemente al tener películas delgadas simples de quitina en sus escalas que interfieren con la luz entrante para crear sombras conocidas como colores estructurales sin producir los pigmentos correspondientes –dice Monteiro–. Los rayos de luz que se reflejan en las superficies superior e inferior de la capa de quitina pueden interferir entre sí y acentuar los colores específicos en función del grosor de la película, por lo que nuestros resultados pueden ser interesantes en este contexto».

Identificación de genes implicados en la generación del color

Los colores y patrones del ala son cruciales para que las mariposas se escondan de los depredadores y señalen a posibles parejas; si las mutaciones introducidas en el laboratorio ocurren naturalmente, podrían poner en peligro la supervivencia y la reproducción de los insectos. «El color de la mariposa siempre se ha descrito como pigmentario o estructural, pero nuestro trabajo identifica los primeros genes candidatos que pueden limitar la evolución de estas dos formas de generación de color», dice Monteiro.

«La morfología de las escamas de las alas es muy divergente, sin embargo, los mecanismos genéticos y moleculares subyacentes al desarrollo de las escamas del ala de mariposa apenas han comenzado a estudiarse, y los productos de melanina son una de las múltiples moléculas que desempeñan un papel en este proceso –explica Matsuoka–. Más estudios que utilicen otras especies de mariposas y otros componentes cuticulares nos ayudarán a comprender más sobre la evolución y el desarrollo de las escamas en las alas de mariposa».

«Si comprendemos la genética del desarrollo del color, las compañías de biotecnología del futuro podrían generar colores vívidos y brillantes a través de la bioingeniería, basada en escamas de mariposa, en lugar de tener que fabricarlas con metales, lo que actualmente es extremadamente difícil de hacer –afirma Monteiro–. Estos colores basados «en quitina serían duraderos, biodegradables y ecológicos».

Fuente: europapress.es