Una flor encontró un atajo para atraer a los hombres a través del engaño sexual.

Margarita escarabajo sudafricano, Gorteria difusa, ha fascinado durante mucho tiempo a los científicos con su estructura de pétalos única, que se asemeja a una mosca hembra y atrae a las moscas macho para polinizar la planta. Un estudio reciente de Roman Kellenberger y colegas, publicado en Biología actualrevela el intrigante mecanismo detrás de esta ilusión tridimensional que reutiliza los genes existentes para crear una imitación altamente convincente.

Los investigadores descubrieron tres conjuntos de genes en los pétalos de la margarita responsables de construir la mosca artificial, 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 utilizando estos conjuntos de genes de formas novedosas.

Los genes que mueven el hierro cambian la pigmentación del pétalo, convirtiendo el tono púrpura rojizo natural en un azul verdoso más volador. Los genes del pelo de la raíz hacen que los pelos del pétalo se expandan y creen textura, mientras que el tercer conjunto de genes hace que aparezcan moscas falsas 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 estaban haciendo otras cosas en diferentes partes de la planta para crear una intrincada mancha en los pétalos que engaña a las moscas macho”, dijo la profesora Beverley Glover, autora principal del estudio. en un comunicado de prensa.

Esta táctica ofrece una ventaja evolutiva, atrayendo a más polinizadores a la margarita, que es crucial en su áspero hábitat desértico en Sudáfrica. La corta temporada de lluvias les da a las plantas una pequeña ventana para florecer, ser polinizadas y producir semillas antes de que mueran, lo que hace que la competencia por los polinizadores sea feroz. Los pétalos con moscas falsas hacen que la margarita sudafricana se destaque entre la multitud.

La margarita sexualmente engañosa y su grupo de plantas son relativamente jóvenes evolutivamente, se estima que tienen entre 1,5 y 2 millones de años. La rápida aparición de manchas falsas de moscas en los pétalos demuestra la notable adaptabilidad de la margarita.

“Esperaríamos que algo tan complejo como una mosca artificial tarde mucho tiempo en evolucionar e involucre muchos genes y muchas mutaciones. Pero al fusionar tres conjuntos de genes existentes, fue 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 de flores con y sin moscas artificiales de la misma especie de margarita. También analizaron otro tipo de margarita que exhibía un patrón de manchas simple, lo que les ayudó a identificar los genes específicamente involucrados en la causa de las manchas intrincadas. Gorteria difusa‘s pétalos.

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 puntos más simples, como anillos alrededor de los pétalos, que son menos convincentes para las moscas reales. Al comparar diferentes margaritas dentro del árbol genealógico, los investigadores pudieron determinar el orden en que evolucionaron las moscas falsas: primero vino el cambio de color, luego el posicionamiento aleatorio y finalmente la textura.

“Es casi como desarrollar un órgano completamente nuevo en muy poco tiempo. Las moscas macho no se quedan en las flores con manchas simples por mucho tiempo, pero están tan fascinadas con estas moscas falsas que pasan más tiempo apareándose y frotando más polen sobre la flor, lo que ayuda con su polinización”, dijo Kellenberger.

En su artículo, Kellenberger y sus colegas concluyen:

Nuestro estudio apunta a varias direcciones para una mayor investigación de los procesos de desarrollo evolutivo subyacentes. En primer lugar, los estudios de expresión génica específica de tejido y de interacción de proteínas pueden revelar elementos adicionales 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 aún más la trayectoria evolutiva del engaño sexual de las plantas. Tomados en conjunto, estos análisis pueden contribuir a una mejor comprensión de la cooptación de genes en general, incluida su iniciación genética, ajuste fino y posibles efectos pleiotrópicos.

Kellenberger y otros. 2023

Los resultados brindan información valiosa sobre la extraordinaria adaptabilidad y la capacidad de las plantas para reutilizar los mecanismos genéticos existentes para nuevas funciones, e ilustran la notable capacidad de recuperación y el ingenio del mundo natural.

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Kellenberger RT, Ponraj U, Delahaie B, Fattorini R, Balk J, Lopez-Gomollon S, Müller KH, Ellis AG y Glover BJ (2023) “Múltiples opciones genéticas subyacen al rápido desarrollo de flores sexualmente engañosas Gorteria difusa” Biología actual: CB, 0(0). Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.03.003.