Son coñecidas desde hai tempo as propiedades dalgunhas plantas, como a flor de sangue (Asclepias curassavica) e o estalote (Digitalis purpurea), para tratar doenzas cardíacas. De feito, hoxe en día úsase un extracto do estalote contra a insuficiencia coronaria. Porén, para algúns animais, estas plantas conteñen toxinas potencialmente mortais, que mesmo poden chegar a matar un elefante. Para outros, son tan ácidas que disuaden aos animais do seu consumo. Pero algúns insectos, como a bolboreta monarca (Danaus plexippus), aprovéitase disto para evitar os seus depredadores: é capaz de reter este veleno e evitar así ser atacada. Usando esta deducción, e valéndose da técnica de edición xenética CRISPR-Cas9, un equipo de científicos acaba de publicar na revista Nature un traballo no que, a partir de inducir unha triple mutación nas moscas da froita (Drosophila melanogaster), conseguiron que estas puideran comer as toxinas e, deste xeito, defenderse dos seus atacantes, que non poden devoralas á súa vez xa que lles provocan o vómito.
É a primeira vez que os científicos conseguen recrear nun organismo multicelular un conxunto de mutacións evolutivas que conducen a unha adaptación totalmente nova, neste caso, unha nova dieta e unha nova forma de disuadir aos depredadores en moscas.
O equipo logrou esta fazaña ao facer tres edicións CRISPR nun só xene, é dicir, modificacións idénticas ás mutacións xenéticas que permiten ás bolboretas monarcas consumir as toxinas da flor de sangue e secuestrar o seu veleno.
Nas bolboretas, estas mutacións permítenlles comer plantas venenosas, un feito clave para a súa supervivencia. As moscas coa tripla mutación xenética demostraron ser 1.000 veces menos sensibles á toxina que a mosca da froita silvestre.
Para a bolboreta monarca, a tolerancia a estas toxinas foi, claramente, unha vantaxe competitiva ao longo da historia evolutiva. A monarca é unha liñaxe tropical que invadiu América do Norte despois da última idade de xeo, en parte grazas ás tres mutacións que lle permitiron comer unha planta venenosa que outros animais non podían, o que lle dá unha vantaxe de supervivencia e unha defensa natural contra os depredadores.
O obxectivo do traballo era establecer que cambios xenéticos no xenoma das bolboretas monarcas eran necesarios para permitirlles comer as flores que conteñen estas toxinas sen intoxicarse. O que sorprendeu aos investigadores é que, con tan só tres substitucións dun só nucleótido nun xene, a mosca da froita tiña a mesma resistencia ás toxinas que as bolboretas.
“Todo o que fixemos foi cambiar tres zonas e creamos estas ‘supermoscas’. Pero para min o máis sorprendente é que puidemos probar hipóteses evolutivas dunha maneira que nunca fora posible fóra das liñas celulares. Sería difícil descubrilo de non ter a capacidade de crear mutacións con CRISPR”, di Noah Whiteman, investigador principal do estudo na Universidade de California.
Berkeley scientists have used #CRISPR gene editing to mutate 3 genes in the fruit fly, giving the fly the ability to eat toxic milkweed & use its toxins as a defense against being eaten. #Superfly 🦋🐛 #BerkeleyResearchhttps://t.co/AH834VUTch
— UC Berkeley (@UCBerkeley) October 2, 2019
Incógnitas nas moscas mutantes
Con todo, facer ás moscas resistentes a estas toxinas ten un prezo para as mutantes, xa que non se recuperan tan rápido de molestias como poden ser as sacudidas. “Isto demostra que as mutacións teñen un custo en termos de recuperación do sistema nervioso e probablemente outros que descoñecemos. Pero o beneficio de poder escapar dun depredador é tan alto, que entre morrer ou as toxinas, gañan as toxinas”, engade o científico.
Whiteman estaba interesado en comprender a batalla evolutiva entre plantas e parasitos e as adaptacións que permitiron ás bolboretas monarca vencer ás toxinas. Tamén quería saber se outros insectos que son inmunes –aínda que menos que a monarca– usan trucos semellantes para desactivar o veleno.
“Desde que as plantas e os animais invadiron a Terra por primeira vez hai 400 millóns de anos, crese que esta carreira armamentística evolutiva deu lugar a gran parte da diversidade de plantas e animais que coñecemos, porque moitos son insectos e destes a maioría son herbívoros: comen plantas”, explica.
Referencia: Genome editing retraces the evolution of toxin resistance in the monarch butterfly (Publicado en Nature).
