Ciência Curiosidades 

A cor das asas da borboleta: como aparecem os padrões

As borboletas geralmente exibem cores ou padrões surpreendentemente diferentes nos lados dorsal (superior) e ventral (inferior) de suas asas. Um novo estudo revela o gene responsável pelo lado dorsal.

Pesquisadores fizeram a descoberta enquanto olhavam para a expressão e as funções do ápter A na borboleta marrom Bintact anynana, que tem um genoma bem anotado, durante o estágio de desenvolvimento da asa.

A diversidade na aparência das asas dorsal e ventral de muitas borboletas evoluiu dependendo do que as superfícies das asas precisam fazer, dizem os pesquisadores.

Quando as borboletas estão descansando com as asas fechadas, as superfícies ventrais estão expostas; os padrões nessas superfícies geralmente permitem a camuflagem e a prevenção de predadores. Por outro lado, superfícies dorsais, visíveis quando as asas estão abertas, geralmente têm cores e padrões que atraem especificamente parceiros em potencial.

Como essas diferenças distintas ocorrem, no entanto, não ficou claro.

A espécie de borboleta utilizada no estudo, Bicyclus anynana. (Crédito: Charles J Sharp via Wikimedia Commons)

Padrões de asa

Os pesquisadores sabiam que o gene ápter A tem um papel no desenvolvimento das asas de algumas espécies de insetos, em funções como o crescimento da asa e a determinação do limite dorsal-ventral, então eles pensaram que poderia estar envolvido na diferenciação da aparência nas dos duas superfícies de asa, também.

Biólogos investigaram a expressão do ápter A nas asas da borboleta e depois a removeram seletivamente do genoma em um processo de nocaute genético para verificar suas funções no desenvolvimento e modelagem de asas.

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Os experimentos revelaram que o ápter A foi expresso somente nas superfícies da asa dorsal das borboletas, e não nas superfícies ventrais. Além disso, durante o processo de nocaute genético, eles descobriram que a mutação ápter A no genoma das borboletas causou defeitos no desenvolvimento da asa.

Eles também observaram alguns efeitos adicionais nas asas das borboletas.

“Quando esse gene sofre mutações, os padrões das asas dorsais das borboletas com o genoma alterado desenvolvem os mesmos padrões de suas superfícies de asas ventrais. Isso significa que o ápter A está envolvido na determinação da aparência da superfície dorsal ”, diz Anupama Prakash, estudante de doutorado no departamento de ciências biológicas da Universidade Nacional de Cingapura.

a cor das asas da borboleta pode diferenciar de espécie para espécie
Variação dorsal-ventral de superfície específica em borboletas. (a) Superfícies dorsal (esquerda) e ventral (direita) de Morpho menelaus e Panacea regina, ilustrando variações marcantes de cor e padrões entre superfícies. (b) superfícies dorsal (esquerda) e ventral (direita) de um macho e fêmea Bicyclus anynana. As regiões em vermelho são expandidas em c. (c) visão ampliada dos órgãos androconiais presentes apenas no sexo masculino. Top: androconia ventral anterior com formato característico de gota de lágrima, circundado por escamas prateadas. As escamas na superfície de apoio dorsal correspondente são completamente marrons. Inferior: androconia dorsal dorsal, também circundada por escamas prateadas, junto com duas manchas de lápis de cabelo. Estas características estão ausentes das asas posteriores ventrais

Manchas oculares

Este gene provavelmente interage com outros genes encontrados nas superfícies da asa dorsal para direcionar o padrão da superfície da asa dorsal.

Durante seus estudos, os pesquisadores descobriram que o ápter A também atua como um inibidor da formação de padrões de pontos de vista, marcas que se assemelham a um olho, nas superfícies dorsais das asas das borboletas. Quando o gene foi deletado, múltiplas manchas adicionais se desenvolveram nessas superfícies da asa dorsal, tantas quanto o número presente nas superfícies ventrais.

“Na evolução dos padrões de asas de borboletas, apareceram olhos nas superfícies das asas dorsais das borboletas muito depois de sua origem nas superfícies ventrais, mas a razão para isso não estava clara”, diz a professora associada Antonia Monteiro.

“Descobrimos que nas pequenas regiões nas superfícies das asas dorsais, onde foram observados alguns centros de olho, havia uma ausência de expressão gênica do ápter A. Isso implica que a repressão local do gene provavelmente causou a formação de um monte de pontos parecidos com olhos nesses locais”.

Além disso, a presença do gene ápter A tem um efeito sobre traços de asa específicos do sexo nas regiões anterior e posterior nas superfícies dorsais. Nos anteriores dorsais dos machos, ele age como um repressor, inibindo os órgãos produtores de feromônios masculinos e o desenvolvimento da escala de prata. Em seus dorsais posteriores, no entanto, atua como ativador, promovendo o desenvolvimento de feromônios disseminando pelos e escamas prateadas.

Os pesquisadores acreditam que o gene ápter A provavelmente interage com outros fatores específicos do sexo e específicos da asa para afetar o desenvolvimento desses traços.

“Este estudo identificou um gene que influencia padrões de asa específicos da superfície em borboletas”, diz Prakash. “Isso pode potencialmente ser usado como um biomarcador para entender como células específicas produzem as diferentes cores e padrões que vemos nas asas das borboletas.”

“Uma vez que o gene ápter A é expresso apenas em células da superfície dorsal, podemos agora identificar células específicas dorsais baseadas nesta expressão gênica. Isso é muito útil se, por exemplo, quisermos estudar como uma determinada cor se desenvolve. Em algumas espécies de borboletas, como os Morphos, a superfície ventral é predominantemente marrom, enquanto a superfície dorsal é azul. Isolar as células dorsais específicas usando ápter A como marcador pode nos ajudar a estudar como essas escamas azuis estão se desenvolvendo.”

Os resultados aparecem em Proceedings of the Royal Society B.

Fonte: Universidade Nacional de Cingapura/Futurity.orgEstudo Original DOI: 10.1098/rspb.2017.2685

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