Genomic evidence reveals three W-autosome fusions in Heliconius butterflies
Conteos cromosómicos y tres fusiones inferidas entre el cromosoma W, específico de las hembras, y autosomas.
Genomas de referencia
Un recurso científico compartido para comprender y conservar las mariposas y polillas neotropicales.
¿Qué es un genoma de referencia?
Un genoma de referencia es la secuencia de ADN ensamblada de un individuo, que sirve de patrón para su especie. Se usa en investigación sobre conservación, ecología, evolución, taxonomía, comportamiento, agricultura y silvicultura.
Se puede comparar con los genomas de otras especies para estudiar cambios en sus genes y cromosomas. También permite alinear datos de lecturas cortas, más económicos, de muchos individuos y analizar parentesco, tamaño y conectividad de las poblaciones, selección natural e intercambio genético.
Tres niveles de datos genómicos
Cada nivel responde preguntas distintas, con un costo distinto.
¿De qué especie es esta mariposa?
Las 16 bases coinciden con H. cydno. Una cruz marca cada base en la que otra especie difiere.
Nivel 1
Códigos de barras de ADN
Un fragmento corto y estandarizado de ADN, comparado con una biblioteca de referencia, identifica la especie. Es el más económico de los tres niveles.
¿Dónde difieren las dos poblaciones?
- =igual en todas
- ≈mezclado en ambas
- ≠distinto
1 de 5 sitios distingue a las poblaciones: T arriba, C abajo. Los demás son iguales o están mezclados.
Nivel 2
Resecuenciación poblacional
Lecturas cortas de muchos individuos, alineadas a un genoma de referencia, muestran en qué difieren las poblaciones y ayudan a distinguir especies.
¿Cómo se pasa de lecturas a cromosomas?
Nivel 3
Genomas de referencia
Ensamblajes a escala cromosómica: una secuencia continua por cromosoma en lugar de muchos fragmentos. Sobre ellos se alinean las lecturas resecuenciadas.
Aprender mientras analizamos juntos
Caligo analizará estos genomas en conjunto, así que cada conjunto de datos servirá también para formar. Los cursos y materiales se combinarán con trabajo práctico que reúne a especialistas en genómica con investigadores que quieren aprender.
El trabajo empieza con los primeros proyectos piloto. Para participar, escribe a quienes lideran cada proyecto.
Explora los proyectos piloto propuestos- Hace 3 meses
Taller de secuenciación en Bogotá
Bogotá, Colombia
La primera actividad de la red en América Latina, con la Red Colombiana de Genómica. Durante el taller se secuenciaron ocho especies de Heliconius.
Proyecto piloto de Heliconius - Dentro de 5 meses
Hackatón en Campinas
Campinas, Brasil
Hackatón durante el congreso Biology of Butterflies y Encuentro de Lepidópteros Neotropicales (ELEN): los participantes ensamblan genomas de referencia y analizan los datos en conjunto.
Sitio del congreso
Lo que ya revelan los genomas neotropicales
Estos estudios muestran cómo los genomas de referencia y los datos poblacionales revelan cambios cromosómicos, radiaciones rápidas y orígenes híbridos.
Genomics of Neotropical biodiversity indicators: Two butterfly radiations with rampant chromosomal rearrangements and hybridization
Dos radiaciones rápidas vistas a través de sus relaciones evolutivas, geografía, número de cromosomas y evidencia de hibridación.
van der Heijden et al. 2025 · PNAS · Fig. 2 · CC BY 4.0 · Redimensionada y recodificada a partir de la figura alojada en PMC.
Hybrid speciation driven by multilocus introgression of ecological traits
Un panel recortado que muestra el origen híbrido inferido de Heliconius elevatus y la contribución genómica de cada linaje parental.
Rosser et al. 2024 · Nature · Fig. 1e · CC BY 4.0 · Recortada al panel e; se retiró la letra del panel y se añadió un margen blanco.
De la evidencia publicada a nuevas preguntas
Cuatro hallazgos publicados conducen a los proyectos piloto propuestos por Caligo y muestran lo que podrían revelar nuevas muestras o datos genómicos.
1 · Evolución cromosómica¿Cómo pueden los cromosomas de las mariposas dividirse y fusionarse sin dejar de funcionar?
El número de cromosomas se mantiene estable durante millones de años en muchos linajes animales. En algunas mariposas y polillas ocurre algo distinto. La mayoría de las especies de Heliconius tiene 21 cromosomas en el juego haploide, pero cinco especies del grupo sapho llegan a 60 después de fisiones repetidas.
Los cromosomas de los lepidópteros son holocéntricos. Durante la división celular, la maquinaria que separa los cromosomas puede unirse a lo largo de todo el cromosoma, en lugar de hacerlo en un solo centrómero. Por eso, un fragmento roto puede conservar esa maquinaria y pasar a una célula hija. Esto puede ayudar a que las fisiones cromosómicas persistan, pero no explica por qué se propagan en una población.
En el grupo sapho de Heliconius, los estudios genómicos identificaron tres fusiones entre el cromosoma W y autosomas. El W se fusionó con el cromosoma 4 en el ancestro común del grupo. Más tarde ocurrieron dos fusiones independientes, una con el cromosoma 9 y otra con el cromosoma 14, en dos linajes descendientes.
Lo que Caligo propone investigarConoce el estudio propuesto sobre Heliconius
2 · Conectividad poblacional¿Siguen conectadas las poblaciones de una mariposa amenazada una década después?
Parides ascanius está restringida a restingas costeras y humedales del sureste de Brasil. La UICN la evaluó como Vulnerable a nivel global en 2018. La evaluación nacional de Brasil la clasificó En Peligro en 2021.
Seraphim y sus colegas compararon las poblaciones restantes mediante secuencias mitocondriales de COI y ocho marcadores microsatélites. El estudio de 2016 encontró poca estructura genética, ninguna señal de endogamia y una migración alta entre la mayoría de los sitios muestreados, aunque una población estaba más aislada por el entorno metropolitano.
El resultado de 2016 ofrece una línea de base, pero no muestra si las poblaciones siguen conectadas hoy. Un genoma de referencia a escala cromosómica y nuevas muestras de sus poblaciones permitirían medir cuánta diversidad queda y si la pérdida de hábitat, el drenaje o la fragmentación han interrumpido el flujo génico.
Lo que Caligo propone investigarDescubre cómo Caligo reevaluaría la conectividad
3 · Movimiento y resistencia¿Cómo se desplazan las plagas y evoluciona la resistencia en los paisajes sojeros?
En los cultivos de soja de Brasil conviven varias especies cercanas de polillas que pueden ser difíciles de distinguir durante el monitoreo. Identificarlas bien es importante porque su movimiento y su resistencia pueden diferir.
Estudios brasileños han detectado cambios en la susceptibilidad a proteínas insecticidas, por lo que cada especie necesita pruebas repetidas. Los datos genómicos permiten distinguir las especies, comparar el movimiento entre poblaciones e identificar variantes asociadas con la resistencia.
Por sí solos, los genomas no miden el daño al cultivo ni demuestran que una variante cause resistencia. Para elegir una respuesta de manejo también se necesitan ensayos de campo, bioensayos, conocimientos agronómicos y observaciones de los productores.
Lo que Caligo propone investigarConoce el estudio propuesto en paisajes sojerosCampo de soja en Novo Barreiro, Rio Grande do Sul, Brasil.
Foto: Lucas Friederich / Wikimedia Commons. · Fuente · CC BY-SA 4.0
4 · Migración estacionalMiles de Panacea prola vuelan hacia el noreste. ¿De dónde vienen?
En 2020, Gallice y sus colegas registraron 2.509 individuos de Panacea prola durante cincuenta observaciones de una hora en el sureste de Perú. Solo 19 volaron en otra dirección. Los autores presentaron el hallazgo como la primera evidencia de una migración de insectos en la Amazonía.
La referencia genómica más cercana disponible pertenece a otra especie de la misma subfamilia, Batesia hypochlora. No permite saber de dónde venían las Panacea, si pertenecían a una o varias poblaciones ni si el movimiento se repite cada año.
La comparación de muestras de distintos lugares, temporadas y años permitiría estimar su ascendencia y conectividad. Aun así, los genomas tendrían que combinarse con observaciones de campo, datos ambientales u otras formas de estudiar el movimiento.
Lo que Caligo propone investigarDescubre cómo Caligo seguiría la oleada migratoriaPlanificar un muestreo responsable
Los planes de muestreo necesitan permisos, registros de los ejemplares, acuerdos sobre cómo compartir los resultados, la formación y otros beneficios, además de un plan para gestionar los datos.
Los requisitos varían entre países, y secuenciar o exportar muestras puede exigir permisos adicionales. El muestreo en tierras de pueblos indígenas requiere su consentimiento. Caligo solo apoyará muestreos con una participación sólida de investigadores locales.