Las raras e icónicas mariposas Atala conservan un patrón antiguo de simetría de alas

La naturaleza parece tener un suministro inagotable de inspiración cuando se trata de mariposas. Con más de 18 000 especies, cada una con una geometría y una combinación de colores únicas, las mariposas parecen estar haciendo todo lo posible para imitar un rayo de sol que se cruza con un prisma.

Un nuevo estudio publicado en la revista Investigación de lepidópteros tropicales ayuda a poner esta increíble variación en una perspectiva más enfocada. Los resultados se alinean con un creciente cuerpo de evidencia que sugiere que la diversidad de alas de mariposa realmente se reduce a unos pocos ingredientes simples en una receta antigua que ha resistido la prueba del tiempo.

«Evolución no solo significa cambio», dijo el autor principal Andrei Sourakov, coordinador de colecciones en el Centro McGuire para Lepidópteros y Biodiversidad del Museo de Historia Natural de Florida. «Cuando se tropieza con diseños exitosos, se quedan, a veces durante cientos de millones de años».

Sourakov quería probar específicamente una teoría iniciada por primera vez en la década de 1920, que sugería que los patrones de las alas de las mariposas se organizan en y alrededor de bandas distintas dispuestas concéntricamente.

De acuerdo con este modelo idealizado, llamado plan de base ninfalido, el mosaico de manchas oculares, cheurones y estrías de cada mariposa se deriva de uno, o una combinación de, estos sistemas de simetría.

«En lugar de una composición unificada, las alas de mariposa son más como un collage creado por elementos de patrones de alas que pertenecen a diferentes sistemas de simetría», dijo Sourakov.

Varias décadas de investigación han confirmado que muchas especies de mariposas se adhieren a este modelo básico, pero la mayor parte del trabajo se ha centrado únicamente en una sola familia, Nymphalidae, en la que se descubrieron por primera vez estos sistemas. Los ninfálidos y sus parientes más cercanos, los licénidos, se separaron hace 90 millones de años. Este largo período de tiempo habría brindado a los licénidos y otros grupos una amplia oportunidad para desarrollar su propio sistema para colorear sus alas en lugar de apegarse al prototipo antiguo.

«La idea de que el plan básico de los nymphalid se aplica a los lycenids, que se separaron de los nymphalids cuando los dinosaurios todavía existían, es una gran suposición», dijo Sourakov.

Sourakov seleccionó la mariposa Atala, Eumaeus atala, para el estudio, tanto por sus patrones llamativos como por su historia natural única. Es una de las únicas especies tóxicas de la familia de los licénidos, que anuncia de manera flagrante con un abdomen rojo cereza y dos manchas del mismo color en la parte inferior de las alas. Estas marcas contrastan marcadamente contra un fondo de escamas negras aterciopeladas y manchas azules moteadas, que el Atala usa como semáforos para atraer parejas.

Las mariposas Atala casi desaparecieron de su área de distribución nativa en Florida cuando su planta huésped fue sobreexplotada a principios del siglo XX, pero los esfuerzos posteriores para cultivar la planta llevaron al resurgimiento de ambas especies, lo que las convirtió en una de las pocas historias exitosas de conservación en el sur de Florida. Las poblaciones de Atala ahora son estables y se ha establecido una colonia de la especie en el Centro McGuire del Museo de Florida, que Sourakov usó para el estudio.

Para evaluar las similitudes de los grupos, Sourakov tomó prestada una técnica poco probable de investigaciones anteriores. Al exponer a los insectos en etapa de pupa a un anticoagulante farmacéutico llamado heparina, los científicos descubrieron que podían alterar las alas resultantes de las mariposas adultas.

«Los elementos del patrón de alas que pertenecen a los mismos sistemas de simetría deberían reaccionar de manera similar al mismo tratamiento», dijo Sourakov. «Al ajustar la expresión de los genes subyacentes, estos experimentos nos permiten comprender la asombrosa variación que se encuentra en las mariposas y nos ayudan a identificar la fuente exacta de esa variación».

A pesar del lapso de tiempo significativo desde que los dos grupos divergieron, los resultados del estudio indican que las mariposas Atala y nymphalid comparten respuestas similares a la heparina. Dependiendo de la concentración de heparina a la que las pupas habían estado expuestas, las manchas verde azulado iridiscentes que normalmente salpican las alas adultas se expandieron, contrajeron o desvanecieron por completo. Las únicas marcas que no se vieron afectadas fueron las manchas rojas, que pueden pertenecer a un sistema de simetría nymphalid correspondiente que es insensible a la heparina.

«Sorprendentemente, parece haber muchas similitudes entre el patrón de las alas de Atala y el plano de las ninfalidas», dijo Sourakov.

Los resultados proporcionan una confirmación externa de que muchas mariposas se diversificaron utilizando el mismo conjunto de herramientas básicas que les proporcionaron sus antepasados, con solo unas pocas alteraciones que ahora separan a las especies lejanamente relacionadas. Pero, señala Sourakov, los fundamentos genéticos que gobiernan estos cambios aún se están definiendo.

«Serán necesarios estudios futuros para determinar si los mismos genes controlan los patrones de bandas y los colores de Atala y otros licénidos en comparación con otras familias de mariposas, pero espero que estos resultados hayan sentado las bases para una mayor investigación».