Un equipo de biólogos liderado por la Universidad de Tufts ha encontrado dos genes que pueden permitir que algunas especies de insectos sobrevivan al cambio climático ajustando sus relojes biológicos anuales mientras otros sucumben. La capacidad de sincronizar las transiciones conductuales, morfológicas y de otro tipo con las estaciones es esencial parael ciclo de vida de la mayoría de los insectos. En el estudio publicado hoy en Biología actual , los investigadores observaron la polilla barrenadora del maíz europea Ostrinia nubilalis y detectaron la variación en dos genes del reloj circadiano, por y Pdfr, que permiten a diferentes poblaciones de la polilla adaptar sus transiciones a inviernos más largos o más cortos.
Se espera que la duración del invierno disminuya en un mes durante el próximo siglo, y como el cambio climático ya está en marcha, muchas especies de insectos están experimentando efectos profundos. En algunos casos, el cambio climático ha contribuido a la amplia gama de plagas de insectos,como la polilla Ostrinia y las moscas de la linterna, y en otros casos, los polinizadores beneficiosos han disminuido.Los autores del estudio señalaron que a pesar de la importancia de los ritmos circanuales en la capacidad de los insectos para adaptarse a entornos que cambian rápidamente, se sabe poco sobre los mecanismos subyacentes deeste fenómeno.
La actividad de primavera anterior y la emergencia de un estado latente de invierno diapausa pueden permitir que las poblaciones de insectos busquen y encuentren ambientes favorables y produzcan más generaciones por año, lo que mejora la supervivencia de los insectos ante un rápido cambio ambientalAl realizar una exploración amplia del genoma del barrenador del maíz entre cinco poblaciones de polillas con diapausa variable, los autores descubrieron que los dos genes que se correlacionan con esta actividad son el período de genes por y el receptor del factor de dispersión de pigmento Pdfr.es probable que la selección intensa de variantes de estos dos genes sea importante para la adaptación y la expansión del rango bajo el continuo cambio climático global.
"Ahora podemos comenzar a observar estos genes en otros insectos, para ver cómo la variación podría estar relacionada con los cambios en el tiempo para cuando se quedan inactivos antes del invierno y cuando se" despiertan "en la primavera", dijo Genevieve Kozak, primer autor del estudio, que fue el tema de su trabajo posdoctoral en el Departamento de Biología de la Universidad de Tufts. "Al conocer un poco sobre las proteínas que codifican estos genes, podemos comenzar a conectar los mecanismos moleculares con el comportamiento de los insectos y la respuesta fisiológica al clima"
Se sabe que tanto per como Pdfr interactúan con las neuronas marcapasos circadianas en los cerebros de los insectos, donde su función es sincronizar la actividad biológica con los ciclos diarios de la noche y el día la investigación condujo al Premio Nobel en 2017.notar que estos dos genes y sus productos, que se sabe que coordinan ciclos biológicos a corto plazo, se han descubierto en este estudio que también son importantes para ciclos anuales a largo plazo. Los autores sugieren un vínculo entre el reloj diario y el temporizador estacional.
"Aunque todavía tenemos un largo camino por recorrer, completar la imagen molecular puede ayudar a los biólogos no solo a comprender sino también a predecir y anticipar el impacto del cambio climático en diferentes especies de insectos", dijo Erik Dopman, profesor de biología en TuftsEscuela Universitaria de Artes y Ciencias y asesor de Kozak: "Podemos usar esa información para ayudar a guiar los esfuerzos de conservación y manejo de plagas".
Esta investigación fue apoyada por la National Science Foundation DEB-1257251, DEB-1256688, 2011-116050, y el acuerdo de cooperación 58-5030-7-066 entre el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, Servicio de Investigación Agrícola USDA-ARS y la Universidad de Tufts. También se recibió financiamiento de los proyectos del USDA-ARS CRIS-5030-22000-018-00D, CRIS-3625-22000-017-00, y la Estación Experimental de Agricultura y Economía Doméstica de Iowa, Ames, Proyecto IA 3543.
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Materiales proporcionados por Universidad de Tufts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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