Una mosca de la fruta y una mariposa pueden observar la misma flor, pero sus ojos no interpretan necesariamente el mundo de la misma manera. Durante millones de años, las mariposas desarrollaron una capacidad visual más compleja gracias a una pequeña diferencia anatómica: poseen una célula adicional sensible a la luz en cada unidad de sus ojos compuestos. Hasta ahora, cómo apareció esa ventaja evolutiva seguía siendo una incógnita.
Investigadores de la Universidad de California en San Diego consiguieron reproducir parte de ese cambio mediante ingeniería genética. Crearon moscas con estructuras visuales semejantes a las de las mariposas y descubrieron algo inesperado: sus cerebros ya disponían de neuronas capaces de recibir las nuevas señales. No tuvieron que rediseñar el sistema nervioso. La capacidad para incorporar nuevas conexiones estaba presente desde antes.
Una pequeña modificación genética consiguió cambiar el diseño del ojo
Los ojos compuestos de muchos insectos están formados por cientos de pequeñas unidades llamadas omatidios. Cada una funciona como un sistema independiente de detección de luz, cuyos datos son procesados conjuntamente por el cerebro.
En las moscas de la fruta, cada unidad contiene ocho fotorreceptores. Las mariposas estudiadas poseen nueve, una diferencia que parece insignificante, pero que permite ampliar las combinaciones de información cromática disponibles.
El estudio publicado en Science Advances investigó cómo apareció esa célula adicional durante la evolución de las mariposas. El equipo dirigido por Michael Perry analizó retinas en desarrollo de Vanessa cardui y comparó la actividad de sus genes con la de las moscas.
Los investigadores identificaron cambios relacionados con Lozenge y Notch, dos componentes que intervienen en la diferenciación y comunicación celular durante el desarrollo. Mediante herramientas de modificación genética consiguieron alterar esas señales en moscas de la fruta y producir estructuras visuales con nueve fotorreceptores en lugar de ocho.
Las bautizaron informalmente como butterfly flies, o moscas-mariposa. El resultado no fue una copia perfecta del ojo de una mariposa, pero permitió reproducir una característica importante de su organización celular.
El cerebro tenía preparadas neuronas que normalmente desaparecen
La modificación ocular planteaba un problema aparentemente complicado. Cada nuevo fotorreceptor necesitaba conectarse con una neurona capaz de recibir e interpretar su señal.
Los científicos esperaban que esa conexión exigiera cambios adicionales en el desarrollo del cerebro. Pero sucedió algo diferente. Según explica la Universidad de California en San Diego, los cerebros de las moscas producen durante su desarrollo más neuronas visuales de las que finalmente conservan. En condiciones normales, algunas de esas células desaparecen porque no consiguen establecer conexiones funcionales. Sin embargo, cuando los investigadores incorporaron fotorreceptores adicionales, las neuronas que normalmente habrían desaparecido encontraron nuevas conexiones y sobrevivieron.
El equipo registró un 32% más de neuronas visuales de ese tipo en los insectos modificados respecto de los ejemplares normales. Además, las conexiones no se formaron al azar: las nuevas células sensoriales encontraron las neuronas apropiadas para recibir sus señales.
Este descubrimiento sugiere que el sistema nervioso de estos insectos posee una flexibilidad considerable. Una modificación genética que aumenta las entradas sensoriales puede aprovechar células ya disponibles, sin necesitar una reorganización completa de sus circuitos. La investigación ofrece así una posible explicación de cómo determinadas innovaciones sensoriales consiguieron establecerse durante la evolución.
Crearon ojos más complejos, pero todavía falta demostrar cómo ven estas moscas
El experimento también permitió observar un ejemplo interesante en otra especie: la polilla esfinge Manduca sexta. En la mitad superior de sus ojos predominan unidades visuales con una sola célula de determinada clase sensible al color, mientras que en la región inferior aparecen unidades con dos. Esta combinación demuestra que ambas configuraciones pueden coexistir en un mismo sistema visual, aunque no confirma que las mariposas hayan evolucionado exactamente mediante ese recorrido.
La investigación deja abierta una pregunta decisiva: ¿las moscas modificadas pueden distinguir realmente más colores? Los científicos todavía no lo demostraron. El experimento confirmó cambios anatómicos y conexiones nerviosas adicionales, pero no evaluó si los insectos mejoraron su percepción cromática mediante pruebas de comportamiento. Tampoco significa que las moscas hayan adquirido de golpe todos los sentidos o habilidades visuales de una mariposa.
Lo que sí consiguieron demostrar es que una innovación sensorial puede incorporarse a un sistema nervioso que ya dispone de recursos para procesarla. El hallazgo abre nuevas preguntas sobre la evolución de los sentidos. Si los cerebros producen más neuronas de las que necesitan y pueden conservarlas cuando aparecen nuevas señales, algunos cambios evolutivos podrían requerir menos modificaciones coordinadas de lo que se pensaba.
La evolución de la visión de las mariposas deja así una lección inesperada: a veces, para incorporar una capacidad nueva, la naturaleza no necesita construir un cerebro diferente. Puede aprovechar conexiones que estaban esperando una oportunidad.
