Un estudio desvela la evolución de las moscas verdes

Agência FAPESP/DICYT En la misma época en que los dinosaurios empezaron a desaparecer –durante la transición del período Cretácico al Paleoceno, hace más de 60 millones de años–, un grupo de insectos conocido como Schizophora comenzó a florecer.

La radiación adaptativa de Schizophora (vocablo utilizado para referirse a un linaje que se diversificó rápidamente en un determinado período), pertenece al orden Diptera y al suborden de las moscas Brachycera, y abarca a miles de especies. Éstas representan a alrededor del 3% de toda la diversidad animal de la Tierra, en una variedad mayor que la de todos los vertebrados sumados.

Dentro de ese grupo surgieron hace 22 millones de años las llamadas moscas verdes o moscas azules, integrantes de familias tales como Calliphoridae y Sarcophagidae. Su aparición en el planeta habría sido concomitante a la de los mamíferos de pastoreo, de los cuales algunas especies –como la larva de mosca conocida como barrenador del ganado (Cochliomyia hominivorax)– se convirtieron en parásitos millones de años después.

Estas conclusiones surgen de un estudio publicado en Scientific Reports, una revista del grupo Nature, por investigadores de las universidades de Campinas (Unicamp) y de São Paulo (USP) de Ribeirão Preto (Brasil), de Virginia (Estados Unidos) y de la Nanyang Technological (Singapur).

Para develar la historia evolutiva de estos insectos, los científicos adaptaron técnicas de mitogenómica a gran escala, que permiten secuenciar simultáneamente el ADN mitocondrial en centenas de muestras. Este trabajo se realizó con el apoyo de la FAPESP durante el posdoctorado de Ana Carolina Martins Junqueira, bajo la supervisión de la profesora Ana Maria Lima de Azeredo-Espin, de la Unicamp.

“La mitogenómica es una variación de la genómica en la cual, en lugar de trabajar con el ADN existente en el núcleo celular, se apunta a obtener información sobre las secuencias de nucleótidos contenidas en las mitocondrias”, explicó Martins Junqueira, quien actualmente es investigadora del Singapore Centre for Environmental Life Sciences Engineering, en la Nanyang Technological University.

Debido a que su secuenciación es más rápida, el genoma mitocondrial es el marcador más utilizado en los estudios evolutivos. “Esta tecnología se desarrolló rápidamente para llevar a cabo los investigaciones con vertebrados, y se la emplea ampliamente en el estudio de las migraciones humanas. Pero había permanecido subdesarrollada en el caso de los insectos, pese a que éstos constituyen la mayor diversidad de vida animal presente en la Tierra”, dijo Martins Junqueira.

Para desarrollar la mitogenómica de insectos a gran escala, el grupo eligió como modelo la radiación de Schizophora. Se recolectaron moscas de 32 especies de distintas familias en Estados Unidos, Australia y Singapur, además de en São Paulo y en la región Amazónica.

Los insectos fueron macerados y se extrajo todo el ADN contenido en las muestras. Posteriormente, con la ayuda de herramientas de bioinformática, se seleccionaron únicamente los datos referentes a las secuencias de nucleótidos de la mitocondria, entre el 1% y el 5% del total generado. En el artículo publicado en Scientific Reports se dio a conocer casi un centenar de genomas mitocondriales.

“Con base en la diversidad de nucleótidos, es posible estimar el tiempo de divergencia de cada especie o familia a lo largo de la escala geológica y dilucidar las relaciones filogenéticas. Utilizamos como referencia los pocos datos fósiles sobre invertebrados que existen”, dijo Martins Junqueira.

“En el caso de los insectos, los fósiles se datan de acuerdo con la capa geológica donde se los encontró. Acrecentamos los datos moleculares sobre esa información para estimar el período en el cual una especie divergió de otra”, dijo.

Según Azeredo-Espin, el foco de los análisis fueron las moscas causantes de la miasis, una enfermedad caracterizada por la infestación de larvas de moscas en la piel u otros tejidos.

“Nuestra línea de investigación apunta a entender la evolución del hábito de parasitismo de ese grupo de moscas, a las cuales se considera plagas de la ganadería y provocan una gran pérdida económica, pues el conocimiento puede ser útil en estrategias de control. Los resultados sugieren que el ectoparasitismo de moscas verdes habría surgido entre hace 2,3 y 6,9 millones de años”, dijo.

De acuerdo con la hipótesis que el grupo sostiene, la radiación de Schizophora empezó a diversificarse intensamente luego de un período de fuerte sequía en el planeta, que dio origen a una vegetación más baja como la de gramíneas y tundra, a la cual los mamíferos herbívoros se adaptaron.

“En esa época, los continentes estaban más cerca y el estrecho de Bering constituía un puente terrestre, que les permitió a los mamíferos de pastoreo dispersarse por el planeta. Había abundante alimento y así empezaron a diversificarse. Y con la diversificación de los herbívoros llegó la diversificación de los carnívoros. Así fue como se produjo un aumento de biomasa, lo cual fue esencial para la diversificación de esas especies de insectos saprófagos [que se alimentan de restos orgánicos en descomposición]”, dijo Martins Junqueira.

Azeredo-Espin comenta que inicialmente surgieron especies más generalistas, cuyos hábitos no estaban necesariamente asociados con la presencia de otros animales. Al cabo de millones de años de convivencia con mamíferos de pastoreo, entraron en escena insectos con hábitos especializados.

“Son los casos de la mosca de bichera [Cochliomyia hominivorax] y de la mosca de la muerte [Dermatobia hominis], las cuales para cerrar su ciclo reproductivo necesitan depositar sus huevos en huéspedes vivos y de sangre caliente”, dijo la profesora de la Unicamp.

Un estudio poblacional

Para dos de las especies de moscas incluidas en el estudio –la Chrysomya megacephala (un tipo de mosca verde) y la Musca domestica (mosca doméstica)– se llevó a cabo también un estudio poblacional. Esas especies son vectores mecánicos de patógenos y tienen importancia médica y veterinaria.

Para este estudio se secuenciaron 60 genomas de ejemplares de ambas especies recolectados en tres continentes distintos. El objetivo consistió en evaluar la variabilidad genética y el flujo de genes de un sitio a otro.

Los resultados sugieren que, mientras que las moscas domésticas parecen estar agrupadas en zonas geográficas distintas, con un bajo nivel de flujo génico entre las distintas poblaciones, la especie Chrysomya megacephala es prácticamente igual en los diferentes continentes.

“La variabilidad genética que se observó en la especie Chrysomya megacephala fue sumamente pequeña, prácticamente residual. Algo que sería esperable solamente en especies en extinción. Y sin embargo, la especie muestra un gran poder de invasión y de adaptación”, dijo Martins Junqueira.

Para entender mejor este fenómeno, el grupo pretende realizar el mismo tipo de análisis tomando como base los datos del genoma nuclear de las moscas recolectadas, comentó Azeredo-Espin.

“Pretendemos descubrir si la pérdida de variación genética se produce únicamente en el genoma mitocondrial o si también se encuentra presente en el genoma nuclear. Dependiendo de lo que encontremos, habrá una explicación distinta”, dijo.

Según la investigadora, esta información será esencial para el desarrollo de programas de control de vectores en áreas urbanas, donde la mosca es un importante portador de virus y bacterias.

Puede leerse el artículo titulado Large-scale mitogenomics enables insights into Schizophora (Diptera) radiation and population diversity (doi: 10.1038/srep21762) en: www.nature.com/articles/srep21762.