Las mariposas revolotean alrededor de las flores de lantana y otras, alimentándose de polen. Son negras con manchas rojas, blancas o amarillas. A algunas se les ve un tono azul metálico, pero realmente no es un pigmento, sino el efecto de la luz reflejada en las escamas de sus alas.
Dentro del insectario del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales, en Gamboa, estas mariposas silvestres del género heliconius están separadas en distintos recintos.
Son mariposas tropicales, viven en Panamá, el norte de América del sur (Colombia, Venezuela, Ecuador) y América Central hasta el sur de Estados Unidos.
Si se observa con atención, se pueden ver unas diminutas bolitas amarillas en las hojas de los brotes más jóvenes de unas plantas emparentadas con la maracuyá. Son los huevos de estos lepidópteros.
“Estas mariposas son tóxicas, se alimentan de plantas que tienen compuestos de cianuro y ellas mismas sintetizan compuestos de cianuro. No es tanto como para matar a las aves, pero sí para tener un gusto desagradable y así las aves no se las comen”, explica la científica chilena María Carolina Concha, investigadora de postdoctorado de biogenómica, mientras recorremos el insectario.
Concha forma parte de un equipo internacional de investigación, que integra a científicos de la Universidad de Cornell, la Universidad Oxford Brookes, la Universidad de Chicago, la Universidad de Cambridge y la Universidad de California en Berkeley, quienes han empleado la técnica de edición genética CRISPR para eliminar un gen en el ADN de siete especies diferentes de mariposas.
Al eliminar dicho gen se produce una mutación. Como consecuencia, una proteína no se fabrica, la mariposa se desarrolla sin ella, y hay cambios en los patrones de coloración de sus alas.
Con este estudio, los investigadores quieren entender cómo funcionan los genes que regulan la coloración o los patrones de colores de las alas de mariposas.
“Esos genes están bajo presión de la selección natural, se han conservado mucho en la naturaleza, sobre todo en estas mariposas, y queremos entender cómo han evolucionado las distintas especies”, añade Concha.
DIVERSIDAD ALADA
Después de visitar el insectario del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI), en Gamboa, la científica María Carolina Concha nos conduce a un pequeño laboratorio.
Concha, en camino a un post doctorado en biogenómica, está trabajando en una investigación internacional utilizando la técnica de edición genética CRISPR con diferentes especies de mariposas Heliconius, entre ellas H. erato, H. sara, H. himera y H. hewitsoni.
“Ahora mismo estamos trabajando cuatro personas, dos tecnólogos, un estudiante de doctorado de Puerto Rico y yo, pero tenemos pasantes que vienen de tres a seis meses. Ya hemos tenido entre cinco y siete pasantes”, menciona.
En la parte exterior del laboratorio, otros participantes del estudio realizan tareas cotidianas, que incluyen cuidar las plantas que sirven de alimento para las mariposas.
Los huevos de las mariposas silvestres que están en el insectario se traen aquí, donde se les realiza la microinyección.
Se colocan en una placa y se observan en el microscopio. Uno por uno se les va inyectando una mezcla de la enzima cas9 con unos fragmentos cortos de ARN (ácido ribonucleico) llamados ‘guías’.
Los científicos se han enfocado en estudiar el gen WntA, que influye en los patrones del cuerpo durante el desarrollo de las mariposas. Este gen codifica una proteína que determina los tipos de células especializadas dentro de un tejido.
La enzima cas9 “corta” el gen. La célula trata de reparar el daño, pero como se han eliminado algunas bases o nucleótidos, la secuencia del gen no queda igual y eso hace que haya una mutación, que se traduce en cambios en la coloración y patrones de las alas de las mariposas.
“En esta sala se hace todo el desarrollo”, explica la investigadora. “Las criamos individualmente”.
Los huevos inyectados se colocan en contenedores plásticos transparentes, identificándolos con un código, la especie de la mariposa, la fecha en que se inyectan y se les pone un pedacito de planta para que las larvas se alimenten cuando nazcan. Todos los días se les cambia la planta y se limpia el envase.
Al crecer las larvas, se ponen en un pote más grande con otra planta hasta que se vuelvan pupas o crisálidas.
Cuando se transforman en mariposas, los científicos comparan los patrones de la pigmentación de las alas de las mariposas modificadas con los de las silvestres.
“Queremos entender cómo se genera la diversidad biológica desde el punto de vista genético”, dice la científica.
El equipo no pretende liberar las mariposas modificadas a la naturaleza, así que después de analizarlas, las congelan, las estiran, las meten en un “secador” -una especie de mueble con focos adentro- y las fijan con alfileres en cajas de madera con tapas de vidrio.
La ventaja de trabajar con mariposas es que el desarrollo es rápido, su ciclo de huevo a mariposa toma entre tres y cuatro semanas, y el efecto se ve inmediatamente. “Si se estudiaran genes de comportamiento sería mucho más difícil saber si hubo cambios o no”, indica Concha.
En otro laboratorio, en el edificio principal, Concha muestra las cajas donde están las colecciones de las mariposas con las que han trabajado. Cada una es identificada con el nombre de la especie, sexo, la fecha y otros datos. Están agrupadas en hileras donde es sencillo comparar las diferencias en el diseño o patrón de los colores de las alas entre las silvestres y las que fueron modificadas.
Por ejemplo, en la especie sapho modificada, se ha perdido un poco el negro en sus alas y el color blanco se ha extendido más. En la Heliconius eratus demophoon a la cual se le ha eliminado el gen WntA, el patrón rojo también se ha extendido.
“Estas son mosaico. Cuando inyectamos la enzima, tenemos un adulto con células modificadas y otras no”, dice Concha. Por eso, los colores de las alas se ven como parches.
“En este caso son mutaciones somáticas, de los tejidos del cuerpo. No estamos buscando generar mutaciones hereditarias, solo una herramienta para estudiar la función de los genes”, aclara la investigadora.
Agrega que también querían estudiar el mimetismo de algunas mariposas como H. melpone rosina, que es una especie distante de otras pero que se ven similares.
“Pensamos que tal vez hay más de un gen que es responsable del color negro y WntA tiene un rol importante en este grupo de mariposas, pero no en otras”.
El proyecto está previsto a continuar por dos años, pero podría extenderse dependiendo del financiamiento. Por ahora, indica Concha están preparando un nuevo artículo sobre sus hallazgos.
