Moscas y cactus: un sistema-modelo para el estudio del papel de los saltos de planta hospedadora en la diversificación

Abstract

En los insectos el salto de planta hospedadora puede acelerar la evolución de caracteres asociados a la elección del habitat, caracteres adaptativos e, incidentalmente, de barreras al flujo génico. La mayoría de las moscas del género Drosophila no son considerados verdaderos herbívoros, sin embargo, las especies cactófilas del grupo repleta han sido emblemáticas en el estudio del papel del salto de planta hospedadora. El conjunto de especies sudamericanas del cluster buzzatii son un reconicdo sistema-modelo cactus-Drosophila ya que incluye especies que utilizan hospedadores químicamente benignos y otras especialistas en cactus químicamente más complejos. Este es el caso del par Drosophila buzzatii y D. koepferae que, si bien, exhiben un cierto grado de superposición de nicho, se crían primariamente en las pencas en descomposición de especies del género Opuntia y en cactus columnares, respectivamente. Opuntia sulphurea (tuna) y Trichocereus terscheckii (cardón) son dos de los principales recursos en el noroeste de Argentina. Estos difieren en aspectos ecológicos y en su composición química, siendo el más relevante la presencia de alcaloides tóxicos en el cardón. Los experimentos que evaluaron los efectos de ambos cactus y de los alcaloides sobre caracteres de historia de vida mostraron que cada especie está mejor adaptada a su recurso primario. Los cactus y los alcaloides también afectaron diferencialmente los patrones de expresión génica, D. buzzatii mostró una mayor plasticidad transcripcional y respuestas esencialmente moduladas por los alcaloides de su hospedador secundario, mientras que en D. koepferae se observaron respuestas más canalizadas y plasticidad transcripcional modulada por los cactus. Finalmente, el estudio genómico-comparativo detectó la presencia de genes taxonómicamente restringidos a algunos linajes (GRT), es decir, ausentes en otros linajes. Particularmente relevantes fueron los GRTs identificados en el grupo de especialistas en cactus columnares. Los análisis de enriquecimiento funcional de los genes diferencialmente expresados y de los GRTs revelaron algunas coincidencias: una sobre-representación de genes asociados a procesos de detoxificación y respuestas a stress. Concluimos que los cactus hospedadores han jugado un papel central en la adaptación y la diversificación de este conjunto de especies sudamericanas en activa especiación.