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    2002-03-27
    )

    Alas De Mariposa
    2002-03-27


    Publicado en El Correo, suplemento TERRITORIOS Ciencia/Futuro, miércoles 27 de marzo de 2002
    Javier Armentia


    Suelen tomarse como ejemplo de las formas tan bellas que puede desarrollar la Naturaleza, de la enorme variedad que, sin profundizar en ello, nos parece casi gratuita. Sin embargo, las alas de las mariposas, los patrones coloreados que presentan, son también uno de los más claros ejemplos de cómo las leyes de la genética están funcionando: los motivos, las coloraciones, la manera en que se distribuyen en un ala de mariposa, son producto del diseño programado en los genes, un desarrollo que ha ido evolucionando en las diferentes especies de lepidópteros alcanzando una enorme variabilidad.

    Uno de los objetivos de la biología evolutiva es comprender cómo entre los seres vivos de nuestro planeta se ha ido generando la gran diversidad que observamos, en formas, tamaños y colores de los diferentes organismos. Estos estudios se suelen agrupar en la llamada �evolución morfológica�, una rama de esta ciencia que intenta descubrir, en la variedad observada, los mecanismos y sistemas subyacentes. La vida ha ido evolucionando a menudo a partir de la repetición de partes más pequeñas: por ejemplo, un artrópodo se compone de segmentos que se repiten de una forma determinada. A lo largo de la evolución las partes componentes se han ido modificando y diversificando, alcanzando unos enormes grados de plasticidad. Los científicos creen que toda esta diversidad, sin embargo, responde a la acción de unos mecanismos reguladores que están escritos en los genes. El avance en la genómica va a ir permitiendo descubrir cuáles son y de qué manera actúan.

    Pero el propio grado tan enorme de diversidad supone un problema: es muy difícil poder separar adecuadamente las variables que están en juego, los mecanismos subyacentes. Por esto, en los estudios de morfología evolutiva se hace necesario disponer de sistemas que respondan a esos mismos procesos, pero que se puedan estudiar de manera más sencilla. Y así, las alas de las mariposas se han convertido en objeto de estudio.

    En el número de la revista �Trends in Ecology and Evolution� correspondiente al mes de marzo de 2002, Antonia Monterio de la Universidad de Búfalo (Nueva York, EEUU) y Owen McMillan y Durell Kapan, de la Universidad de Puerto Rico describen precisamente a las alas de mariposa como el sistema biológico más adecuado para poder entender la variación morfológica en seres vivos. Y para ello, proponen el desarrollo de mariposas transgénicas, en las que manipulando la expresión de los genes se pueda identificar adecuadamente la manera en que se controlan esos motivos coloreados. La primera mariposa transgénica, si las investigaciones de estos biólogos siguen el proceso adecuado, nacerá a finales de este verano.

    ¿Por qué las alas de una mariposa y no las tan utilizadas moscas del vinagre (Drosphila melanogaster)? Es cierto que muchos trabajos de identificación de genes y de su manipulación se aprovechan del esfuerzo conjunto que a lo largo de los últimos años permitió disponer del mapa genético completo de esta mosca. Gracias a ellos se ha podido comprender la forma en que se desarrollan estructuras tan diferentes como las patas, las alas, las antenas o los ojos partiendo de las mismas estructuras, los discos imaginales, sacos de células que, controlados por los genes, producen la morfogénesis a lo largo de los estados de larva y pupa. Los genes son expresados en un proceso similar a la lectura y la transcripción de un texto, algo que realizan unos factores de transcripción denominados genes selectores. La acción generada, el desarrollo de una parte específica de la mosca, viene modulada por dos complejos de genes selectores: por un lado, los específicos que desarrollarán el ala, o el ojo, o la pata y por otro, unos genes denominados Hox que actúan para diferenciar estructuras homólogas. Hox es una abreviatura de �homeobox�, una parte de los genes específica que regula el desarrollo, la expresión del mismo. En cierto modo, podemos pensar que estos complejos genéticos regulan a grandes rasgos el desarrollo de una parte del animal, las decisiones de qué se construye, cómo y en qué momento. Los detalles ingenieriles vienen controlados por otros complejos específicos. Los primeros genes Hox se descubrieron precisamente en la mosca del vinagre en 1983.

    En el caso de las alas de mariposa, la expresión de un determinado motivo es más fácil de seguir, porque los patrones desarrollan una superficie, en vez de un volumen. Por otro lado, se sabe que la coloración de una mariposa tiene importantes consecuencias ecológicas para la especie concreta: pequeñas diferencias en ellos suponen, en la naturaleza, que la posibilidad de supervivencia, de alimentación o de reproducción varíen de manera importante. La posibilidad de alterar genéticamente generaciones de mariposas podrá permitir comprobar de manera activa cómo se produce la diferenciación durante el crecimiento, y de qué manera afecta esto en todas las escalas.

    Paralelamente, se realizan modelos informáticos que intentan reproducir la manera en que los motivos coloreados se van generando, utilizando la distribución a lo largo del ala de diversos compuestos químicos (denominados morfogénicos) que inducen la pigmentación de cada célula, así como la manera en que reflejará la luz, algo que cambia por completo el color que se percibe. Podemos pensar en un ala de mariposa como una distribución bidimensional de células. Cada una de ellas activa una coloración diferente (de manera similar a la forma en que una imagen digital contiene pixels los elementos de imagen que tienen una única coloración). Es el conjunto de elementos el que crea un determinado motivo pictórico. Esos motivos se crean con diferentes proporciones de las sustancias morfogénicas, cuya distribución requiere análisis de elementos finitos similares a los cálculos de estructuras en ingeniería. La biología matemática se interesa por poder predecir la manera en que una coloración determinada llega a desarrollarse, en un plano teórico, habida cuenta de que ese proceso viene regulado por los complejos genéticos.

    La mejor comprensión de la evolución de las formas de los seres vivos pluricelulares es parte del objetivo a largo plazo de la biología de poder en cierto modo reconstruir la manera en que con los elementos de que se disponen (que, en sus constituyentes son cadenas de DNA) y siguiendo las reglas programadas, junto con la selección natural, proporcionan la enorme diversidad que contemplamos en nuestro mundo. Como los dibujos de las alas de mariposa que ya comienzan a volar en nuestros campos.

    Variedad Útil
    El número de diseños posibles sobre una misma ala de mariposa, con la misma distribución en la superficie de células es, si bien finito, tan enorme que sorprende la manera en que dentro de la misma especie, cada individuo tiene un patrón diferente, pero que es reconocible por otro miembro de la misma especie como propio. En las mariposas, como en otras especies, existe un importante dimorfismo sexual: machos y hembras son a veces terriblemente diferentes, en tamaños y en patrones. Pero además, en algunas especies esos patrones pueden alterarse con el tiempo: en algunas papilónidas, las hembras pueden mostrar diferentes tipos de patrón en los dibujos de sus alas, algunos más parecidos al patrón del macho, que suele ser único. Se ha comprobado que las hembras alteran su patrón como mecanismo de selección de la pareja reproductora.

    La coloración de cada una de los millones de escamas imbricadas de cada ala tiene utilidades muy diversas, aparte de asegurar la reproducción de la especie, como la defensa, mediante mimetismo o mediante la imitación de elementos que aparezcan venenosos o peligrosos para los potenciales depredadores.

    2002-03-27 10:53
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