El hecho de que millones de mariposas monarca de América del Norte vuelen miles de millas cada otoño y de alguna manera logren encontrar los mismos sitios de hibernación en los bosques del centro de México y a lo largo de la costa de California, año tras año, es bastante alucinante.
Una vez que llegan allí, las monarcas pasan varios meses en diapausa, un estado de latencia hormonalmente controlado que ayuda a la supervivencia en el invierno. Aunque la diapausa no es tan impresionante como las celebradas migraciones anuales, contiene misterios que han dejado perplejos a los científicos que estudian el tiempo biológico.
Semanas antes del calentamiento de las temperaturas y los días más largos le indican a los monarcas que es hora de aparearse y comenzar la migración hacia el norte de la primavera, un temporizador interno se dispara como un despertador para despertar a los insectos, diciéndoles que es hora de terminar la diapausa y prepararse para la críticaPróximos Eventos.
Los estudios en otros organismos han demostrado que las temperaturas frías pueden influir en el temporizador de terminación de la diapausa, y el biólogo de la Universidad de Michigan, D. André Green, sospechó que lo mismo es cierto para las monarcas. Su estudio en sitios de hibernación de monarcas en el centro de California lo confirmó y suLos análisis de expresión génica ayudan a explicar cómo la temperatura fría acelera ese temporizador interno.
"Estos resultados son particularmente interesantes porque abordan un resultado contraintuitivo: ¿cómo la temperatura fría, que normalmente ralentiza el metabolismo y el desarrollo de un organismo, acelera la diapausa? Este trabajo es uno de los primeros en proporcionar información sobre esta pregunta", dijoGreen, becario postdoctoral del presidente en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la UM que comenzó el trabajo mientras estaba en la Universidad de Chicago.
Los hallazgos tienen implicaciones importantes para los monarcas de América del Norte, cuyas poblaciones han disminuido constantemente durante décadas en los sitios de hibernación, a medida que cambia el clima, escribieron Green y el coautor Marcus Kronforst de la Universidad de Chicago en un estudio de Ecología Molecular programadopara publicación el 24 de julio
"Comprender cómo la dinámica de la diapausa se ve afectada por factores ambientales y antropogénicos en sus sitios de hibernación puede ser fundamental para comprender el declive de la población de monarcas de América del Norte y orientar los futuros esfuerzos de conservación, un punto destacado por el bajo número récord de monarcas registrado en el oeste de América del Nortepoblación monarca en 2018 ", escribieron Green y Kronforst.
Los hallazgos también sugieren que las monarcas actuarán como una importante especie centinela para monitorear el cambio ambiental y la perturbación en los sitios de hibernación. Si la diapausa termina demasiado temprano, las monarcas pueden perder parte del tiempo de protección que proporciona el período de latencia.
El estudio de Green incluyó la captura de mariposas monarca hembra en sitios de hibernación en el centro de California en noviembre de 2015, después de que ingresaron a la diapausa. Los insectos vivos fueron llevados de vuelta al laboratorio de Chicago.
En una cámara ambiental allí, las mariposas estuvieron expuestas a temperaturas y duraciones de día que se aproximaban a noviembre en el centro de California: 10 horas de luz a 63 grados Fahrenheit, seguidas de 14 horas de oscuridad a 50 grados.
En diciembre y nuevamente en enero, el equipo de Green regresó a los mismos sitios de hibernación, capturó monarcas hembras adicionales y las envió al laboratorio. En la naturaleza, esas mariposas capturadas en invierno también experimentaron días cortos, junto con temperaturas nocturnas quesumergido por debajo de 50 grados.
Green luego comparó la madurez reproductiva de los diferentes grupos contando el número de huevos en cada hembra. Una abundancia de huevos maduros es una indicación de que la hembra ha terminado la diapausa, mientras que la escasez de huevos maduros indica que todavía está en diapausa.
"Las monarcas recolectadas en la naturaleza en diciembre mostraron un mayor desarrollo reproductivo en comparación con las monarcas que habían estado en el laboratorio desde noviembre", dijo Green. "Esto indicó que una condición ambiental en la naturaleza, la temperatura fría, se aceleró".el temporizador "
Como parte del mismo estudio, Green también analizó la expresión génica en los diferentes grupos de monarcas para comprender cómo funciona el temporizador interno. Los resultados sugieren que las marcas transitorias en las histonas, proteínas alrededor de las cuales se enrolla el ADN y que controlan la expresión génica, puedenactuar como un mecanismo de tiempo.
Los resultados también muestran que la señalización de calcio en la cabeza de la mariposa es clave, ya que potencialmente vincula la acumulación de crioprotectores durante el clima frío con el temporizador interno.
La investigación fue apoyada por la National Science Foundation, el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de los EE. UU. Y los Institutos Nacionales de Salud. Los monarcas salvajes fueron recolectados en propiedad privada cerca de Pismo Beach, California, con el permiso de los propietarios.
Green está trabajando actualmente en un estudio separado de la migración de la monarca en un sitio de estudio en el Jardín Botánico Matthaei de la UM.
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Materiales proporcionado por Universidad de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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