Uma equipe de pesquisadores internacionais descobriu um mecanismo genético surpreendente que influencia os padrões vibrantes e complexos nas asas das borboletas. Em um estudo publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences , a equipe, liderada por Luca Livraghi na George Washington University e na University of Cambridge, descobriu que uma molécula de RNA, em vez de uma proteína como se pensava anteriormente, desempenha um papel fundamental na determinação da distribuição do pigmento preto nas asas das borboletas.

Precisamente como as borboletas são capazes de gerar os padrões e cores vibrantes em suas asas fascina os biólogos há séculos. O código genético contido nas células das asas de borboletas em desenvolvimento dita o arranjo específico da cor nas escamas da asa — os ladrilhos microscópicos que formam os padrões das asas — semelhante ao arranjo de pixels coloridos para formar uma imagem digital. Decifrar esse código é fundamental para entender como nossos próprios genes constroem nossa anatomia. No laboratório, os pesquisadores podem manipular esse código em borboletas com ferramentas de edição genética e observar o efeito em características visíveis, como a coloração de uma asa.

Os cientistas sabem há muito tempo que os genes codificadores de proteínas são cruciais para esses processos. Esses tipos de genes criam proteínas que podem ditar quando e onde uma escala específica deve gerar um pigmento em particular. Quando se trata de pigmentos pretos, os pesquisadores pensaram que esse processo não seria diferente e, inicialmente, implicaram um gene codificador de proteínas. A nova pesquisa, no entanto, pinta um quadro diferente.

A equipe descobriu um gene que produz uma molécula de RNA — não uma proteína — que controla onde os pigmentos escuros são feitos durante a metamorfose da borboleta. Usando a técnica de edição de genoma CRISPR, os pesquisadores demonstraram que quando você remove o gene que produz a molécula de RNA, as borboletas perdem completamente suas escamas pigmentadas pretas, mostrando uma ligação clara entre a atividade do RNA e o desenvolvimento do pigmento escuro.

"O que descobrimos foi surpreendente", disse Livraghi, um cientista de pós-doutorado na GW. "Essa molécula de RNA influencia diretamente onde o pigmento preto aparece nas asas, moldando os padrões de cores da borboleta de uma forma que não havíamos previsto."

Os pesquisadores exploraram ainda mais como a molécula de RNA funciona durante o desenvolvimento da asa. Ao examinar sua atividade, eles observaram uma correlação perfeita entre onde o RNA é expresso e onde as escamas pretas se formam.

"Ficamos surpresos que esse gene seja ativado onde as escamas pretas eventualmente se desenvolverão na asa, com precisão requintada", disse Arnaud Martin, professor associado de biologia na GW. "É realmente um pincel evolucionário nesse sentido, e criativo, a julgar por seus efeitos em várias espécies."

Os pesquisadores examinaram o RNA recém-descoberto em várias outras borboletas cuja história evolutiva divergiu há cerca de 80 milhões de anos. Eles descobriram que em cada uma dessas espécies, o RNA evoluiu para controlar novos posicionamentos nos padrões de pigmentos escuros.

"O resultado consistente obtido com mutantes CRISPR em diversas espécies realmente demonstra que esse gene de RNA não é uma invenção recente, mas um mecanismo ancestral essencial para controlar a diversidade do padrão das asas", disse Riccardo Papa, professor de biologia na Universidade de Porto Rico—Río Piedras.

"Nós e outros agora observamos essa característica genética em muitas espécies diferentes de borboletas e, notavelmente, estamos descobrindo que esse mesmo RNA é usado repetidamente, de borboletas de asa longa a monarcas e borboletas pintadas", disse Joe Hanly, um cientista de pós-doutorado e pesquisador visitante na GW. "É claramente um gene crucial para a evolução dos padrões de asas. Eu me pergunto que outros fenômenos semelhantes os biólogos podem ter perdido porque não estavam prestando atenção à matéria escura do genoma."

As descobertas não apenas desafiam suposições de longa data sobre a regulação genética , mas também abrem novos caminhos para estudar como características visíveis evoluem em animais.

O estudo, "Um longo RNA não codificador no locus do córtex controla a coloração adaptativa em borboletas", foi publicado em 30 de agosto de 2024 na revista Proceedings of the National Academy of Sciences .