Os besouros-joia são insetos impressionantes, facilmente reconhecidos por suas cores vivas e brilho metálico. Possuindo olhos grandes e bem desenvolvidos, os besouros-joia usam a visão e a cor para uma variedade de comportamentos diferentes, incluindo encontrar parceiros e plantas hospedeiras.
A visão de cores em insetos difere da nossa. Genes especiais permitem que muitos insetos vejam luz ultravioleta (UV), bem como azul e verde. Uma nova pesquisa liderada por Camilla Sharkey, uma associada de pós-doutorado no Wardill Lab na Faculdade de Ciências Biológicas, investigou a complexa história evolutiva da visão dos besouros-joia. A equipe de pesquisa incluiu Jorge Blanco, anteriormente no Wardill Lab e agora na Universidade de Maryland, Nathan Lord, da Louisiana State University, e Trevor Wardill, professor assistente da CBS.
Pesquisas anteriores do Dr. Sharkey mostraram que, antes da evolução dos besouros modernos, seus ancestrais perderam a capacidade de ver a luz azul há cerca de 300 milhões de anos. Isso pode ter sido o resultado do ancestral do besouro se tornar noturno ou viver em condições de pouca luz. Mais tarde, à medida que os besouros se diversificaram, desenvolveram duplicatas dos genes ancestrais que lhes permitem ver o espectro UV e verde. Esses genes duplicados podem evoluir ainda mais, tornando visíveis novas partes do espectro de cores e permitindo que sinais de cores mais complicados e diversos sejam vistos.
Os pesquisadores queriam saber se os genes duplicados evoluíram, permitindo que os besouros vissem cores que seus ancestrais não podiam. Como os besouros-jóia são difíceis de manter em laboratório, eles copiaram os genes e os inseriram nas moscas-das-frutas, substituindo seus genes visuais normais. Usando eletrofisiologia, eles testaram a sensibilidade de cor que cada gene produzia nas moscas. Eles então procuraram mudanças genéticas que pudessem estar por trás das mudanças na sensibilidade de cor usando modelagem de proteína 3D. O estudo descobriu que:
- Os besouros-joia desenvolveram uma sensibilidade adicional ao azul e ao laranja ao duplicar e desenvolver seus genes visuais UV e verde.
- Isso permite uma sensibilidade de cor tetracromática complexa aos comprimentos de onda de luz UV, azul, verde e laranja, semelhante à sensibilidade de cor de pássaros coloridos.
- Alterações genéticas recém-evoluídas relacionadas à detecção de cores não alteraram as sensibilidades, conforme previsto quando os genes visuais foram modificados e testados novamente.
Todas as espécies de besouros estudados até agora têm os quatro tipos de genes diferentes que foram isolados na pesquisa, sugerindo que todos os besouros provavelmente têm uma sensibilidade complexa à cor. De acordo com Sharkey, “o próximo passo é determinar se tipos específicos de visão de cores podem ser previstos a partir de genes e como a visão de cores é usada por insetos para melhor gerenciar pragas e insetos polinizadores, melhorando assim a produção agrícola”. Os pesquisadores também esperam entender a base molecular da sensibilidade à cor do besouro, o que forneceria uma base para prever a sensibilidade à cor do inseto a partir da sequência do gene.
O financiamento foi fornecido pela National Science Foundation e pela Faculdade de Ciências Biológicas da Universidade de Minnesota.