Esta coherencia existe a pesar de la increíble diversidad que se encuentra hoy en día en los patrones de alas, tamaños y formas de orugas entre las 160.000 especies en todo el mundo, según un nuevo artículo publicado en la revista Nature. Naturaleza Medio Ambiente y Evolución.
Las mariposas y polillas (orden Lepidoptera) representan el 10% de todas las especies animales descritas y son importantes polinizadores y herbívoros en muchos ecosistemas.
En un nuevo estudio, el profesor Mark Blaxter del Instituto Wellcome Sanger y sus colegas se propusieron comprender los procesos que impulsan la evolución de este grupo extremadamente diverso de cromosomas.
Analizaron y compararon 200 genomas de mariposas y polillas a nivel de cromosomas de alta calidad.
Identificaron 32 bloques de construcción de cromosomas ancestrales, denominados elementos Merian en honor a la entomóloga pionera del siglo XVII Maria Sibylla Merian, que han permanecido intactos en la mayoría de las especies de polillas y mariposas desde su último ancestro común hace 250 millones de años.
Excepto por un único evento de fusión antiguo entre dos cromosomas que resultó en los 31 cromosomas que se encuentran en la mayoría de las especies actuales, los cromosomas de la mayoría de las especies actuales están directamente relacionados con estos elementos merios ancestrales.
Los investigadores descubrieron que los cromosomas eran increíblemente estables, pero también lo era el orden de los genes dentro de ellos.
Encontraron algunas especies con cambios menores, principalmente relacionados con autosomas cortos y fusiones de cromosomas sexuales. Esto destaca el papel de la longitud de los cromosomas como impulsor del cambio evolutivo.
Sin embargo, los científicos descubrieron un subconjunto de especies raras como las mariposas azules (lisandra) y un grupo con mariposas blancas de col (Pieris) han desafiado estas limitaciones de la estructura del genoma.
Estos grupos han sufrido extensos reordenamientos cromosómicos, incluida la rotura y el reordenamiento a gran escala de los cromosomas por fisión y fusión.
El trabajo aumentará la comprensión de los factores que contribuyen a la diversidad genética de estos insectos. Guía los esfuerzos para proteger y conservar especies específicas que enfrentan los desafíos únicos y los cambios ambientales asociados con el cambio climático.
«Los cromosomas de la mayoría de las mariposas y polillas que viven hoy en día se remontan directamente a 32 elementos ancestrales Merion que existieron hace 250 millones de años», dijo el investigador Dr. Dijo Charlotte Wright.
«Es notable que, aunque las especies son muy divergentes, sus cromosomas permanecen notablemente intactos».
«Esto desafía la idea de que los cromosomas fijos pueden limitar la diversidad de especies. De hecho, esta característica puede ser la base para construir diversidad. Esperamos encontrar pistas en grupos raros que han evadido estas reglas.
«Estudios como éste, que nos permiten examinar estos procesos evolutivos, sólo son posibles con iniciativas como el proyecto Darwin Tree of Life, que produce ensamblajes genómicos de alta calidad y disponibles públicamente», afirmó el profesor Blaxter.
«Estamos amplificando estos esfuerzos en el Proyecto Psych, con el objetivo de secuenciar las 11.000 especies de polillas y mariposas en Europa con colaboradores de todo el continente».
«Una comprensión más profunda de los polinizadores, herbívoros y fuentes de alimentos clave de diferentes ecosistemas, así como de poderosos indicadores de la salud de los ecosistemas, a través del Proyecto Psyche, informará estudios futuros de adaptación y especialización para la conservación de la biodiversidad».
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CJ Wright y otros. La genómica comparada revela la dinámica de la evolución cromosómica en Lepidoptera. Nat Ecol Evol, publicado en línea el 21 de febrero de 2024; doi: 10.1038/s41559-024-02329-4