Margarita escarabajo sudafricano, Gorteria difusa, ha cautivado durante mucho tiempo a los científicos con su estructura de pétalos única que se asemeja a una mosca hembra, atrayendo a las moscas macho para polinizar la planta. Un estudio reciente de Roman Kellenberger y colegas, publicado en Current Biology, revela el fascinante mecanismo detrás de este engaño tridimensional, que reutiliza genes existentes para crear una imitación muy convincente.
Los investigadores descubrieron tres conjuntos de genes en los pétalos de la margarita responsables de construir la falsa mosca, todos los cuales ya cumplen otras funciones dentro de la planta. El primer conjunto gestiona la distribución de hierro, el segundo promueve el crecimiento del vello radicular y el tercero regula la producción de flores. La margarita logra su notable engaño al utilizar estos conjuntos de genes de formas novedosas.
Los genes que mueven el hierro alteran la pigmentación del pétalo, transformando el tono púrpura rojizo natural en un azul verdoso más parecido a una mosca. Los genes del pelo de la raíz hacen que los pelos del pétalo se expandan, creando textura, mientras que el tercer conjunto de genes asegura que las moscas falsas aparezcan en posiciones aleatorias en los pétalos.
“Esta margarita no desarrolló un nuevo gen de 'hacer una mosca'. En cambio, hizo algo aún más inteligente: reunió genes existentes, que ya hacen otras cosas en diferentes partes de la planta, para crear una mancha complicada en los pétalos que engaña a las moscas macho”, dijo la profesora Beverley Glover, autora principal del estudio. en un comunicado de prensa.
Una mosca se posa en Gorteria difusa, para una cita con la decepción.
Esta táctica proporciona una ventaja evolutiva, atrayendo a más polinizadores a la margarita, lo cual es crucial en su áspero hábitat desértico en Sudáfrica. La breve temporada de lluvias deja una pequeña ventana para que las plantas florezcan, sean polinizadas y produzcan semillas antes de morir, lo que hace que la competencia por los polinizadores sea feroz. Los pétalos con moscas falsas permiten que la margarita sudafricana se destaque entre la multitud.
La margarita sexualmente engañosa y su grupo de plantas son relativamente jóvenes en términos evolutivos, se estima que tienen entre 1.5 y 2 millones de años. La rápida aparición de manchas falsas de moscas en los pétalos muestra la notable adaptabilidad de la margarita.
"Esperábamos que algo tan complejo como una mosca artificial tardara mucho tiempo en evolucionar, involucrando muchos genes y muchas mutaciones. Pero, en realidad, al combinar tres conjuntos de genes existentes, ha ocurrido mucho más rápido", dijo el Dr. Roman Kellenberger, primer autor del estudio.
Para llegar a sus conclusiones, los investigadores compararon los genes activados en pétalos con y sin moscas falsas en el mismo tipo de margarita. También analizaron un tipo diferente de margarita que exhibía un patrón de manchas simple, lo que les ayudó a identificar los genes específicamente involucrados en la creación de las intrincadas manchas en Gorteria difusapétalos de
Esta margarita sudafricana es la única flor conocida que produce múltiples moscas falsas en sus pétalos. Otras margaritas de la misma familia exhiben patrones de manchas más simples, como anillos alrededor de los pétalos, que son menos convincentes para las moscas reales. Al comparar varias margaritas dentro del árbol genealógico, los investigadores pudieron determinar el orden en que evolucionaron las moscas falsas: primero se produjo la alteración del color, seguida del posicionamiento aleatorio y, finalmente, la textura.
"Es casi como desarrollar un órgano completamente nuevo en muy poco tiempo. Los machos no permanecen mucho tiempo en flores con manchas simples, pero están tan convencidos por estas moscas falsas que dedican más tiempo a intentar aparearse y frotan más polen sobre la flor, lo que contribuye a su polinización", dijo Kellenberger.
En su artículo, Kellenberger y sus colegas concluyen:
Nuestro estudio indica varias direcciones para futuras investigaciones de los procesos evolutivos y de desarrollo subyacentes. En primer lugar, los estudios de expresión génica específica de tejido y de interacción de proteínas pueden descubrir más elementos de las vías genéticas que subyacen a la formación de manchas de pétalos. En segundo lugar, la manipulación transgénica de G. difusa Puede permitir la verificación funcional de los elementos genéticos cooptados. En tercer lugar, las comparaciones genómicas entre morfotipos y sus híbridos pueden dilucidar mejor la trayectoria evolutiva del engaño sexual en las plantas. En conjunto, estos análisis pueden contribuir a una mejor comprensión de la cooptación genética en general, incluyendo su iniciación genética, su ajuste fino y sus posibles efectos pleiotrópicos. Kellenberger et al. 2023
Los hallazgos brindan información valiosa sobre la extraordinaria adaptabilidad de las plantas y su capacidad para reutilizar los mecanismos genéticos existentes para nuevas funciones, lo que ilustra la notable resiliencia y el ingenio del mundo natural.
LEA EL ARTÍCULO:
Kellenberger, RT, Ponraj, U., Delahaie, B., Fattorini, R., Balk, J., Lopez-Gomollon, S., Müller, KH, Ellis, AG y Glover, BJ (2023) “Múltiples coopciones de genes subyacen a la rápida evolución de flores sexualmente engañosas en Gorteria difusa, " Biología actual: CB, 0(0). Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.03.003.
