Con la partecipazione di scienziati colombiani, uno studio ha ridisegnato l'albero evolutivo delle farfalle tigrate e ha rivelato sei nuove specie.

Con oltre 400 specie, le farfalle ali di tigre e ali di vetro ( Ithomiine ), diffuse in America centrale e meridionale, rappresentano una parte significativa delle farfalle presenti in quelle regioni. Questo le rende ottimi indicatori ecologici in ambienti ad alta biodiversità come l'Amazzonia.

Tuttavia, la somiglianza nei modelli di colore (che suggerisce la loro tossicità nel respingere gli uccelli) delle diverse varietà di questi insetti ha rappresentato una sfida per il loro studio e monitoraggio.

Per approfondire le differenze genetiche alla base delle piccole variazioni tra le specie, una nuova ricerca ha deciso di riconsiderare l'albero genealogico di questa sottofamiglia.

La ricerca, pubblicata sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), offre nuove informazioni su queste farfalle, nonché sui fattori coinvolti nella rapida diversificazione delle specie e sul perché alcune siano più adattabili .

Tra le scoperte che ci aiutano a comprendere come si è evoluta la vita finora e potrebbero fornire indizi su come potrebbe cambiare in futuro, c'è il fatto che alcune di queste farfalle possono rilevare altre della loro specie attraverso segnali chimici, il che consente loro di riconoscersi a vicenda in aree in cui coesistono più specie con aspetto identico.

Gli scienziati hanno scoperto che anche le specie più strettamente imparentate di farfalle tigre producono feromoni diversi, il che indica che possono riconoscersi a vicenda tramite questi segnali chimici. Poiché queste farfalle si assomigliano per avvertire i predatori della loro pericolosità, questo meccanismo permette loro di trovare partner compatibili.

Il team internazionale che ha condotto questo studio comprendeva esperti del Wellcome Sanger Institute, dell'Universidad Regional Amazónica Ikiam in Ecuador, dell'Università statale di Campinas in Brasile, dell'Università di Cambridge e di altre istituzioni.

In rappresentanza della Colombia, hanno partecipato e collaborato a questo studio multidisciplinare Camilo Salazar , ricercatore e professore presso la Facoltà di Scienze e Ingegneria dell'Università del Rosario, e Nicol Rueda , laureato in Scienze biomediche e biologiche presso la stessa istituzione.

Eva van der Heijden, autrice principale del Wellcome Sanger Institute e dell'Università di Cambridge, ha spiegato che questo progetto è nato perché le farfalle tigre sono un gruppo incredibilmente adattabile, prezioso nella ricerca ecologica da circa 150 anni.

"Tuttavia, fino ad ora non abbiamo avuto a disposizione risorse genetiche solide per identificare le loro specie, il che rende difficile monitorarle. Con questo nuovo albero evolutivo e i genomi di riferimento, speriamo di far progredire la ricerca sulla biodiversità e la conservazione in tutto il mondo e di proteggere queste farfalle e altri insetti che sono fondamentali per gli ecosistemi del pianeta", ha osservato l'esperto.

Caroline Bacquet, autrice principale dell'Università Ikiam (Ecuador), ha spiegato che disporre dei genomi di riferimento dei generi Mechanitis e Melinaea ha permesso loro di analizzare come si sono adattati alla coesistenza con i loro parenti ali di vetro. "Condividono schemi di colore per allontanare i predatori, ma producono feromoni distinti che permettono loro di trovare partner . Ora che possiamo distinguere tra le specie, possiamo cercare marcatori specifici per seguirle sul campo ", ha affermato.

Tra le caratteristiche di questo gruppo di farfalle che hanno attirato l'attenzione degli scienziati c'è la loro "radiazione rapida", ovvero la comparsa di numerose nuove specie da un antenato comune in un breve lasso di tempo. Data la loro stretta parentela, l'identificazione visiva e il tracciamento risultano difficili.

Per affrontare questo problema, il team internazionale ha sequenziato i genomi di quasi tutte le specie appartenenti a due rapide radiazioni del gruppo, al fine di ridisegnarne gli alberi evolutivi . Di queste, dieci specie sono state selezionate e sequenziate con qualità di "genoma di riferimento", e i loro dati sono liberamente accessibili alla comunità scientifica.

Grazie a questa mappatura genetica, il team ha determinato che sei sottospecie erano più distinte tra loro di quanto si pensasse in precedenza e sono ora considerate nuove specie. Inoltre, comprenderle da una prospettiva genomica consente di identificare differenze visive utili per monitorarle una volta che saranno state stabilite come specie distinte.

I ricercatori hanno anche analizzato i genomi per trovare indizi sulla sorprendente velocità con cui queste farfalle generano nuove specie. Mentre la maggior parte delle farfalle ha 31 cromosomi, nelle farfalle tigre questo numero varia tra 13 e 28. Sebbene condividano la maggior parte dei geni, sono organizzati in modo diverso sui cromosomi di ciascuna specie, un fenomeno noto come riarrangiamento cromosomico.

Questi riarrangiamenti hanno implicazioni per la riproduzione. Per produrre spermatozoi e uova, i cromosomi devono allinearsi correttamente. Se due farfalle con diversi riarrangiamenti si accoppiano, la loro prole è solitamente sterile. Pertanto, le farfalle hanno sviluppato un meccanismo basato sui feromoni per rilevare i partner compatibili a livello cromosomico, evitando così la prole sterile.

Lo studio suggerisce che questo elevato grado di riarrangiamento cromosomico sia fondamentale per la capacità delle ali di tigre di formare rapidamente nuove specie. Una volta che una popolazione modifica il suo numero di cromosomi e diventa una specie separata, può adattarsi più rapidamente a nuove altitudini o piante ospiti. Tuttavia, il motivo per cui presentano così tanti cambiamenti cromosomici è ancora sconosciuto , un mistero che gli scienziati continuano a indagare.

Joana Meier, autrice principale del Wellcome Sanger Institute, ha osservato che, nel mezzo della crisi di estinzione del pianeta, comprendere come emergono nuove specie – e perché alcune si evolvono così rapidamente – è fondamentale per preservarle. "Confrontare le farfalle che si diversificano rapidamente con quelle che non lo fanno potrebbe rivelare fattori chiave. Questo potrebbe aiutarci a dare priorità alle specie da conservare o a identificare geni utili per l'agricoltura, la medicina o la bioingegneria. Questa ricerca è stata resa possibile dalla collaborazione globale. Abbiamo un solo pianeta e dobbiamo lavorare insieme per comprenderlo e proteggerlo", ha affermato.