Profunda homología cis-regulatoria del diseño del ala de mariposa

Área de la Ciencia:

• Biología del desarrollo evolutivo
• La genómica
• Entomología

Sus antecedentes:

• Los patrones de las alas de las mariposas muestran una rápida evolución superpuesta a un plan de desarrollo conservado.
• Los mecanismos genéticos que permiten tanto la homología profunda como el cambio adaptativo en estos patrones siguen sin estar claros.
• La comprensión de la evolución cis-regulatoria es clave para descifrar la diversificación de los patrones.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la evolución cis-reguladora del gen WntA en las mariposas ninfálidas.
• Determinar cómo las arquitecturas reguladoras de genes acomodan la homología profunda y el cambio adaptativo rápido en los patrones de las alas.
• Identificar los elementos cis-reguladores conservados y divergentes que controlan los patrones de color de las mariposas.

Principales métodos:

• Comparación de ATAC-seq (ensayo para la cromatina accesible a la transposasa mediante secuenciación) en cinco especies de mariposas.
• Deleciones in vivo de 46 elementos cis-reguladores identificados
• Análisis de la función y conservación del elemento regulador.

Principales resultados:

• Se observó una homología profunda de las secuencias cis-reguladoras que determinan el plano del suelo para WntA en la mayoría de las especies, con excepciones en las mariposas monarca.
• Las deleciones no codificantes revelaron amplios efectos reguladores positivos y negativos, que a menudo impactan en múltiples aspectos de la expresión génica.
• La evidencia sugiere que los elementos no codificantes ancestrales y multifuncionales son cruciales para la evolución de sistemas de rasgos complejos.

Conclusiones:

• Los elementos no codificantes multifuncionales y profundamente conservados, en lugar de la rápida rotación de potenciadores, probablemente subyacen a la evolución de diversos patrones de alas de mariposas.
• La arquitectura reguladora de WntA proporciona un modelo de cómo los programas de desarrollo conservados pueden generar una rápida diversificación fenotípica.
• Este estudio desafía los modelos que predicen una rápida rotación de elementos regulatorios en rasgos que evolucionan rápidamente.