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Gran genoma encontrado en diminuto bosque defoliador


La polilla gitana europea (EGM) es quizás el insecto invasor más famoso del país: una especie no nativa introducida accidentalmente en América del Norte en la década de 1860, cuando algunos escaparon de un experimento de reproducción en los suburbios de Boston. 


Deborah Wormser, UT Southwestern Medical Center

Las orugas han estado comiendo lentamente su camino en todo el continente desde entonces, causando defoliación generalizada.

En investigaciones que podrían conducir a mejores bioinsecticidas para proteger bosques y huertos, los Dres. Don Gammon y Nick Grishin, de UT Southwestern, secuenciaron los genomas del EGM y su primo aún más destructivo, la polilla gitana asiática (AGM). Su trabajo, publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias , encuentra que la polilla gitana tiene el genoma de polilla o mariposa más grande (número de pares de bases de ADN) que se haya secuenciado.

«La polilla gitana europea se ha extendido hacia el oeste hasta Minnesota y hacia el sur hasta Carolina del Norte. La propagación más bien lenta, aproximadamente 13 millas por año, se debe en parte al hecho de que las hembras EGM no vuelan y deben caminar o ser voladas por el viento para dispersarse «, dijo el Dr. Gammon, Profesor Asistente de Microbiología y WW Caruth, Jr. Scholar en Investigación Biomédica. «En contraste, las hembras de la subespecie de las polillas gitanas asiáticas, que habitan en Asia y en el este de Rusia, tienen alas más grandes y más desarrolladas y pueden volar».

Añadió que si la polilla gitana asiática se estableciera en Estados Unidos, supondría una amenaza económica aún mayor debido a su capacidad de propagarse más rápidamente. Para protegerse contra esa posibilidad, el Departamento de Agricultura de EE. UU. Tiene programas de vigilancia en varios puertos y rocía regularmente bioinsecticidas a base de virus en bosques en peligro de extinción para matar las orugas de las polillas gitanas.

Además de la secuenciación del genoma, los investigadores realizaron estudios de expresión genética que muestran cómo los genes de las polillas responden a la infección viral para comprender cómo se podrían mejorar los bioinsecticidas virales para controlar las poblaciones de polillas gitanas. Sus hallazgos podrían servir como una hoja de ruta para las vulnerabilidades de los insectos, dijeron los investigadores. También identificaron diferencias genéticas entre las subespecies EGM y AGM que probablemente contribuyan a variaciones en la capacidad de vuelo, detección química e interacciones de patógenos.

El Dr. Gammon se interesó en las polillas gitanas durante su trabajo postdoctoral en el laboratorio del Premio Nobel Dr. Craig Mello en la Escuela de Medicina de la Universidad de Massachusetts.

En un estudio realizado en 2014 en la revista eLife , el Dr. Gammon informó que las células de la polilla gitana son sorprendentemente resistentes a los arbovirus que de otra manera infectan una amplia gama de tipos de células de moscas, mosquitos y humanos. Dada la amenaza emergente de arbovirus como el Zika para la salud humana, el Dr. Gammon trató de comprender las razones genéticas de la resistencia de las células de la polilla gitana con la esperanza de descubrir nuevas estrategias para bloquear la infección por arbovirus en otras especies.

Sin embargo, el genoma de la polilla gitana no había sido secuenciado, un requisito previo claro para identificar los factores antivirales codificados en la polilla. Poco después de que se le ofreciera un puesto en la facultad de UT Southwestern en 2016, el Dr. Gammon le preguntó al Dr. Grishin, profesor de biofísica y bioquímica y al investigador del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI), si podían colaborar. En ese momento, el grupo del Dr. Grishin acababa de identificar dos nuevas especies de mariposas y estaba secuenciando los genomas de varias otras.

Esa colaboración llevó al estudio de hoy, realizado con el ganador del Premio Kyoto, Dr. Daniel Janzen, profesor de biología en la Universidad de Pennsylvania, reconocido mundialmente por su experiencia en ecología evolutiva. El Premio Kyoto es considerado el más alto honor privado de Japón por logros mundiales en el campo del ganador.

«Todo el mundo en el noreste de Estados Unidos conoce a la polilla gitana europea, o al menos está familiarizado con la devastación que su voraz y hambrienta oruga puede causar a los bosques», dijo el Dr. Gammon.

Los siguientes pasos deben incluir estudios funcionales para comprender cómo funcionan los genes, dijeron los investigadores.

«Desde una perspectiva teórica, nos gustaría entender cómo se genera la diversidad biológica a través de los mecanismos de evolución de las proteínas», dijo el Dr. Grishin, quien es titular de la Cátedra Cecil H. e Ida M. Green en Biomedical Science y es becario de Virginia Murchison Linthicum. En Investigación Biomédica.

Gran genoma encontrado en diminuto bosque defoliador
Mujer europea gitana polilla. Crédito: Laboratorio Grishin en UT Southwestern

Otros autores de UTSW en el estudio incluyen Jing Zhang, un estudiante graduado, y el Dr. Qian Cong, un ex estudiante graduado, ambos en el laboratorio Grishin, y Emily A. Rex, una asistente de investigación en el laboratorio Gammon.

La investigación recibió apoyo del Programa de becarios dotados de UT Southwestern, los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Welch y el HHMI.

Más sobre las polillas gitanas.

* El EGM se encuentra actualmente en Connecticut, Delaware, el Distrito de Columbia, Illinois, Indiana, Maine, Maryland, Massachusetts, Michigan, Minnesota, New Hampshire, Nueva Jersey, Nueva York, Carolina del Norte, Ohio, Pensilvania, Rhode Island, Vermont , Virginia, West Virginia, y Wisconsin.

* El EGM se considera particularmente de alto riesgo en Kentucky.

* La polilla gitana prefiere aproximadamente 150 hospedadores primarios pero se alimenta de más de 300 especies de árboles y arbustos. Algunos de ellos incluyen:


  • Álamo temblón
  • Abedul
  • Cedro
  • Álamo de Virginia
  • Árboles frutales
  • Alerce
  • Roble
  • Álamo
  • Sauce

Fuente: USDA


Un experimento de reproducción salió mal: las polillas gitanas en América del Norte

Étienne Léopold Trouvelot, un científico aficionado de las mariposas y las polillas , llevó a los EGM de su Francia natal a su hogar en Medford, Massachusetts, a mediados de la década de 1860.

Su objetivo era cruzar EGM con las polillas de gusanos de seda más delicadas para producir un productor de seda más resistente que heredaría el rasgo de oruga EGM de comer una amplia gama de plantas.

Según la página de gypsy moth de la Smithsonian Institution , en una ocasión el naturalista aficionado tenía más de un millón de larvas creciendo detrás de su casa cerca de lo que ahora es el centro de Boston. A fines de la década de 1860, algunos de los EGM se escaparon y comenzaron a comer en los bosques cercanos. Desde entonces, las orugas EGM se han convertido en las principales plagas de los bosques y huertos, que defolonizan millones de acres.

Más información: Jing Zhang et al. El genoma de la polilla gitana proporciona información sobre la capacidad de vuelo y las interacciones virus-huésped, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2019). DOI: 10.1073 / pnas.1818283116 

Referencia del diario: Actas de la Academia Nacional de Ciencias eLife   

Proporcionado por: UT Southwestern Medical Center

Información de: phys.org


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