Elementos genéticos reguladores antiguos subyacen a la evolución de los patrones de las alas de las mariposas

Los elementos reguladores de genes multifuncionales antiguos y profundamente conservados desempeñan un papel crucial en la creación de los diversos patrones que adornan las alas de mariposa, según un nuevo estudio. La evolución de los rasgos fenotípicos ocurre con frecuencia a través de la divergencia de secuencias en regiones no codificantes del genoma que controlan la expresión génica. Sin embargo, pocos estudios han caracterizado la historia de los sistemas regulatorios que subyacen a rasgos que evolucionan rápidamente. Los factores de transcripción que se unen al ADN en regiones denominadas elementos reguladores cis (ERC) pueden activar o desactivar la expresión génica e influir sobre dónde, cuándo y en qué medida se expresa un gen. En una escala de tiempo evolutiva, la variación en los ERC puede modificar la expresión de genes vecinos y, por lo tanto, modular el fenotipo de un organismo. Los patrones de las alas de las mariposas proporcionan un buen modelo para evaluar el desarrollo y la regulación genética que subyace a estos cambios evolutivos, ya que los ligeros cambios en la expresión genética de unos pocos genes maestros clave, como el WntA, afectan a la expresión de otros muchos genes que dan lugar directamente a variaciones en el color y el patrón de las alas en miles de especies estrechamente relacionadas. Mediante el análisis comparativo de secuencias, ATAC-seq y una deshabilitación mediante CRISPR para 46 ERC en cinco especies de mariposas de la familia Nymphalidae, Anyi Mazo-Vargas y sus colegas encontraron que los aspectos principales de este diseño están determinados por una antigua matriz de secuencias de ADN no codificantes profundamente conservadas. Los investigadores muestran que, si bien algunas especies de esta familia presentan patrones de alas muy diferentes a los de otras, todas comparten los mismos elementos reguladores que las que también muestran el diseño conservado en los ninfálidos. "Mazo-Vargas et al. demuestran que, pese a que el panorama regulatorio que rodea a un gen puede ser estable durante mucho tiempo, la pérdida o ganancia de ERC puede permitir repentinamente el cambio evolutivo", escriben Marianne Espeland y Lars Podsiadlowski en un artículo de Perspective relacionado. "El enfoque para manipular los ERC y observar los cambios fenotípicos abre posibilidades para examinar otras cuestiones de regulación génica en la biología del desarrollo, como las relevantes para comprender los planos corporales de invertebrados y vertebrados".