Estudo revela que borboletas e uma mariposa reutilizaram os genes de cor ivory e optix por 120 milhões de anos

Um estudo recente mostrou que diferentes espécies de borboletas e uma mariposa voltaram a usar os mesmos dois genes de cor para gerar padrões de coloração de aviso quase idênticos ao longo de 120 milhões de anos.

A descoberta contraria uma ideia comum sobre a evolução, ao indicar que certos resultados parecem menos fruto do acaso e mais consequência de caminhos que se repetem.

A cor das asas revela padrões compartilhados

Ao comparar asas preservadas e amostras de DNA de insetos pouco aparentados que vivem em florestas tropicais da América do Sul, os pesquisadores observaram a recorrência dos mesmos padrões de alerta.

Relacionando a aparência das asas aos dados genéticos, o professor Kanchon K. Dasmahapatra, da Universidade de York, associou essa semelhança a dois genes de cor.

O efeito apareceu em linhagens bem distantes na árvore evolutiva, mostrando que a aparência parecida não dependia de parentesco próximo.

Essa repetição tão específica aponta para mecanismos de controle no DNA que, sob a mesma pressão, voltaram a mudar de forma semelhante inúmeras vezes.

Genes de borboletas foram reutilizados

Varreduras no DNA indicaram dois genes de cor em borboletas - ivory e optix - que surgiam repetidamente nos mesmos padrões de aviso.

O gene ivory pode afetar o pigmento escuro ao alterar se as células das escamas (pequenas células da asa responsáveis pela cor) recebem “instruções” para ficar mais escuras.

Já o gene optix emitia um sinal distinto nas regiões próximas às manchas laranja e pretas, especialmente ao longo das asas traseiras.

Essa divisão permite que partes diferentes da asa mudem, enquanto o plano corporal mais amplo permanece estável ao longo do tempo.

Interruptores moldam a coloração

As mudanças de cor ocorreram principalmente por meio de “interruptores” de controle, e não pela reescrita das partes funcionais desses genes de borboletas. Esses interruptores genéticos - trechos de DNA que ligam ou desligam genes - ficam próximos de ivory e optix.

Quando um interruptor permanecia ativo em uma área específica, o pigmento correspondente aparecia; quando ficava silencioso, outra cor podia surgir no lugar.

Assim, pequenos controles conseguem redesenhar a asa sem alterar grande parte do organismo.

Interruptores de borboletas controlam cores em mariposas

A mariposa diurna Chetone histrio apresentava seu padrão dentro de uma inversão - um segmento de DNA que foi virado para a ordem inversa.

Essa inversão abrangia cerca de um milhão de letras de DNA e incluía o gene ivory, fazendo com que várias mudanças de padrão ficassem “amarradas” entre si.

Na borboleta Heliconius numata, trabalhos anteriores já haviam associado um supergene semelhante - um pacote de DNA ligado que viaja junto - a múltiplas formas de coloração de aviso.

Essa coincidência reforçou a repetição não apenas nos nomes dos genes, mas também na maneira como o DNA está organizado fisicamente.

Edição genética confirma as funções

A ligação ficou ainda mais difícil de contestar quando a edição genética foi aplicada na borboleta Mechanitis messenoides, uma espécie de floresta tropical com formas amarela e laranja-preta.

Usando uma ferramenta de edição que corta o DNA, os pesquisadores desativaram o gene ivory e transformaram escamas pretas e laranjas em amarelas.

Quando a equipa interrompeu o gene optix, escamas laranjas tornaram-se pretas, evidenciando um caminho separado para a pigmentação escura.

Durante o crescimento da asa dentro da crisálida - a pupa, onde o adulto se forma - a atividade de ivory antecipava o padrão que o adulto exibiria.

Predadores impulsionam as cores de aviso nas asas

Nas florestas da América do Sul, o anel de mimetismo “tigre” - um conjunto de espécies que compartilham padrões de aviso - reúne mais de 100 espécies.

Aves que provam um membro tóxico podem passar a evitar outros com as mesmas cores, o que ajuda a proteger todo o grupo. Essa vantagem de sobrevivência partilhada empurrou muitas espécies para os mesmos sinais visuais.

No Instituto Wellcome Sanger, um centro de pesquisa em DNA próximo a Cambridge, cientistas conectaram esses padrões de aviso repetidos a genes específicos.

“Essas borboletas, pouco aparentadas, e a mariposa são todas tóxicas e desagradáveis ao paladar para aves que tentam comê-las”, disse a professora Joana I. Meier, autora sênior do estudo no Instituto.

Mesmos genes, mudanças diferentes

As cores semelhantes nas asas não significavam mutações idênticas; em vez disso, a equipa encontrou alterações agrupadas nas proximidades dos mesmos genes.

Entre as borboletas, a maioria dos interruptores de cor estava fora dos genes, em regiões do DNA que controlam quando e onde ocorre a atividade genética.

Isso é importante porque uma mudança de controle pode redesenhar um trecho da asa sem prejudicar todas as outras funções que um gene desempenha.

O resultado ajuda a explicar como espécies distantes podem convergir para uma aparência parecida, mantendo as suas histórias evolutivas próprias.

DNA “emprestado” perde força

Parentes próximos às vezes podem adquirir um padrão vantajoso por introgressão - a passagem de DNA entre espécies após cruzamento.

Aqui, a equipa encontrou evidências limitadas de que esse “empréstimo” tenha construído os padrões “tigre” repetidos no grupo analisado.

Mesmo nos casos em que as espécies trocaram DNA de forma mais ampla, as principais regiões de cor traziam, em geral, mudanças independentes perto dos mesmos genes.

Isso torna a repetição ainda mais marcante, porque asas semelhantes surgiram sem simplesmente circular o mesmo DNA entre espécies.

A previsão segue cautelosa

A previsibilidade evolutiva continua limitada, porque o estudo avaliou cores de aviso, e não todos os traços em todas as linhagens.

“Investigando sete linhagens de borboletas e uma mariposa diurna, mostramos que a evolução pode ser surpreendentemente previsível, e que borboletas e mariposas vêm usando exatamente os mesmos truques genéticos repetidamente para alcançar padrões de cor semelhantes desde a era dos dinossauros”, explicou Dasmahapatra.

Ainda assim, a repetição foi ampla o bastante para desafiar a visão de adaptação como uma simples jogada de dados.

Trabalhos futuros poderão testar se outros traços visíveis também conduzem a adaptação por interruptores estreitos sob pressão intensa.

As asas de aviso antigas agora exibem um padrão: predadores empurraram muitas espécies para aparências semelhantes, e o DNA respondeu por meio de controles reutilizáveis.