Hallan el gen que cambió el color a las mariposas en la Revolución industrial

Las mariposas empiezan a desvelar los secretos de sus colores. Investigadores británicos han encontrado el gen que hizo que una polilla que era blanca con motas negras se fuera oscureciendo a medida que el carbón de las fábricas de inicios de la Revolución Industrial iba haciendo lo mismo con el entorno. En paralelo, otro estudio ha descubierto que este mismo gen es responsable del abanico de patrones y pigmentos usado por un género de mariposas tropicales para copiarse los colores unas a otras.

En la primera mitad del siglo XIX, los aficionados a las mariposas empezaron a ver en los bosques cercanos a las ciudades industriales inglesas ejemplares de la mariposa de los abedules (Biston betularia) de color negro. Esta polilla había sido hasta entonces de color blanco con motas negras, un camuflaje ideal para posarse en los troncos de los árboles y escapar así del acecho de los depredadores. Sin embargo, para finales de siglo, en ciudades como Manchester, ya no había mariposas blancas moteadas.

El fenómeno, conocido como melanismo industrial, es uno de los mejores ejemplos de los mecanismos de la selección natural, aunque en este caso tuviera poco de natural. La polución del carbón usado por las fábricas fue ennegreciendo todo el entorno. En el caso de los abedules, el dióxido de azufre oscureció sus troncos y lo que era un buen escondite para las betularias se convirtió en un chivato para los pájaros.

La Revolución Industrial estaba ejerciendo una presión selectiva en favor de los ejemplares que eran más oscuros hasta acabar completamente negros (subespecie a la que precisamente llamaron B. betularia carbonaria). Aunque la relación entre polución y color fue expuesto hace un siglo, no se sabía qué gen era el responsable ni cuándo y cómo surgió la mutación.

La 'Biston betularia' negra apareció en 1819 y en menos de un siglo desplazó a la blanca moteada

Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad de Liverpool (Reino Unido) ha identificado el gen mutante. Llamado córtex, es un viejo conocido de los genetistas. Pero su papel en el color de las mariposas había pasado desapercibido porque su función principal en la mosca del vinagre, el organismo usado como modelo en los estudios de biología del desarrollo, tenía que ver con la creación de óvulos y nada con la pigmentación.

"En teoría, esta mutación pudo haber existido antes de la Revolución Industrial, por ejemplo en los bosques más densos, y mantener una frecuencia muy baja", dice el investigador del Instituto de Biología Integrada de la universidad británica de Liverpool y principal autor de la investigación, Ilik Saccheri. "En cambio, nuestro análisis de los patrones de cambio de la secuencia de ADN relacionada con esta mutación muestra que no fue así", añade.

Los científicos capturaron un centenar de betularias negras y otras casi 300 blancas. Al analizar su ADN, en la práctica totalidad de las primeras aparecía esa porción del gen córtex modificada, algo que no sucedió con ninguna de las segundas. En cuanto a las cinco excepciones, los investigadores llegaron a la conclusión de que se trataba una tercera subespecie.

Basándose en una estimación de la tasa de mutaciones y la distribución de la población con la variante del gen, los científicos pudieron hacer un viaje atrás en el tiempo hasta encontrar a las primeras polillas carbonarias en la segunda década del siglo XIX. Según los libros de historia, el primer caso registrado, mediante la captura de un ejemplar vivo, sucedió en 1848, en Manchester. "Nuestra mejor estimación de 1819 muestra que la mutación surgió durante la Revolución Industrial y necesitó 30 años para que fuera tan común como para que no pasara desapercibida", comenta el ecólogo Pascale Campagne, coautor de este estudio publicado en Nature.

Una porción de ADN móvil

Muy lejos de las ciudades industriales inglesas, en las selvas tropicales de América vuelan las Heliconius. Este género de mariposas, formado por un centenar de especies, usa los vivos colores de sus alas como advertencia de su toxicidad a los posibles depredadores. Aunque solo algunas son tóxicas, todas se imitan entre sí a la hora de colorear sus alas. Ahora, un grupo de científicos ha comprobado que el mismo gen córtex que ennegreció a la mariposa de los abedules, amarillea o enrojece las alas de las mariposas americanas.

"Es muy interesante que se trate del mismo gen en los dos casos. Para las polillas, el desarrollo de una coloración oscura para que se ocultaran, pero las mariposas usan brillantes colores para advertir de su toxicidad a los depredadores", escribe en una nota el profesor de biología evolutiva de la Universidad de Cambridge y coautor de esta segunda investigación también publicada en Nature, Chris Jiggins. "Esto plantea la pregunta de que, dada la gran variedad de mariposas y polillas y los cientos de genes que intervienen en hacer sus alas, ¿por qué siempre es el mismo?", añade.

Desaparecida la polución industrial, la polilla negra se está extinguiendo en Reino Unido

Los científicos no lo saben. Tampoco saben si lo que han descubierto en estos dos grupos de lepidópteros también suceden en las otras 17.000 especies de mariposas y las más de 160.000 de polillas. También desconocen cómo funciona la mutación en este gen o como, partiendo de su función conocida en la creación de embriones, ha acabado interviniendo en la formación de los patrones de formas y colores de las mariposas.

Saccheri apunta al carácter móvil de esta porción del ADN. "Se trata de partes del ADN que se mueven de una zona a otra del genoma, a veces por medio de un mecanismo de copiapega, que facilita su proliferación", explica. En genética este ADN móvil se denomina transposón y tiene la particularidad de modificar el material genético próximo. Aquí, el gen cortex habría acabado interviniendo en la regulación del ciclo celular.

Esta elasticidad genética explicaría los casos extremos de la mariposa de los abedules y las Heliconius. También explicaría que, tal como llegaron, las polillas negras se estén yendo. Desde que el Reino Unido aprobara leyes para reducir las emisiones contaminantes, la población de B. betularia carbonaria en el cinturón industrial inglés se ha reducido desde sus máximos en los años 70 del siglo pasado hasta un 20% en 2002. "Hoy prácticamente han desaparecido de estas zonas y se espera que se extinga en el Reino Unido", concluye Saccheri.