As raras e icônicas borboletas Atala mantêm o antigo padrão de simetria das asas

A natureza parece ter uma fonte inesgotável de inspiração quando se trata de borboletas. Com mais de 18.000 espécies, cada uma com geometria e combinação de cores únicas, as borboletas parecem estar tentando ao máximo imitar um raio de sol que se cruzou com um prisma.

Um novo estudo publicado na revista Tropical Lepidoptera Research ajuda a colocar essa incrível variação em uma perspectiva mais focada. Os resultados se alinham com um crescente corpo de evidências que sugere que a diversidade de asas de borboleta realmente se resume a apenas alguns ingredientes simples em uma receita antiga que resistiu ao teste do tempo.

"Evolução não significa apenas mudança", disse o principal autor Andrei Sourakov, coordenador de coleções do Centro McGuire para Lepidoptera e Biodiversidade do Museu de História Natural da Flórida. "Quando se depara com projetos bem-sucedidos, eles permanecem, às vezes por centenas de milhões de anos."

Sourakov queria especificamente testar uma teoria pioneira na década de 1920, que sugeria que os padrões de asas de borboletas são organizados em torno de bandas distintas e arranjadas de forma concêntrica.

De acordo com esse projeto idealizado, chamado de planta ninfálida, o mosaico de ocelos, chevrons e estrias de cada borboleta é derivado de um - ou de uma combinação de - esses sistemas de simetria.

"Em vez de uma composição unificada, as asas de borboleta são mais como uma colagem criada por elementos de padrão de asa pertencentes a diferentes sistemas de simetria", disse Sourakov.

Foto do Museu da Flórida por Zachary Randall

Várias décadas de pesquisa confirmaram que muitas espécies de borboletas aderem a esse modelo básico, mas a maior parte do trabalho se concentrou apenas na única família – os Nymphalidae – na qual esses sistemas foram descobertos pela primeira vez. Os ninfalídeos e seus parentes mais próximos, os lycaenids, se separaram há 90 milhões de anos. Esse longo período de tempo teria dado aos lycaenids e outros grupos ampla oportunidade de desenvolver seu próprio sistema para colorir suas asas, em vez de aderir ao protótipo antigo.

“A ideia de que o plano básico dos ninfalídeos se aplica aos lycaenids, que divergiram dos ninfalídeos quando os dinossauros ainda existiam, é uma grande suposição a ser feita”, disse Sourakov.

Sourakov selecionou a borboleta Atala, Eumaeus atala, para o estudo, tanto por seus padrões marcantes quanto por sua história natural única. É uma das únicas espécies tóxicas da família dos licaenídeos, que anuncia flagrantemente com o abdômen vermelho-cereja e duas manchas da mesma cor na parte inferior das asas. Essas marcas contrastam nitidamente contra um fundo de escamas pretas aveludadas e manchas azuis manchadas, que o Atala usa como semáforos para atrair parceiros.

As borboletas Atala quase desapareceram de sua área nativa na Flórida quando sua planta hospedeira foi superexplorada no início de 1900, mas esforços posteriores para cultivar a planta levaram ao ressurgimento de ambas as espécies, tornando-as uma das poucas histórias de sucesso de conservação no sul da Flórida. As populações de Atala agora estão estáveis ​​e uma colônia da espécie foi estabelecida no Centro McGuire do Museu da Flórida, que Sourakov usou para o estudo.

Para avaliar as semelhanças dos grupos, Sourakov emprestou uma técnica improvável de pesquisas anteriores. Ao expor insetos em fase de pupa a um anticoagulante farmacêutico chamado heparina, os cientistas descobriram que poderiam alterar as asas resultantes de borboletas adultas.

“Os elementos de padrão de asa pertencentes aos mesmos sistemas de simetria devem reagir de maneira semelhante ao mesmo tratamento”, disse Sourakov. “Ao ajustar a expressão dos genes subjacentes, tais experimentos nos permitem entender a incrível variação encontrada nas borboletas e nos ajudam a identificar a fonte exata dessa variação”.

Apesar do intervalo de tempo significativo desde que os dois grupos divergiram, os resultados do estudo indicam que as borboletas Atala e ninfálidas compartilham respostas semelhantes à heparina. Dependendo da concentração de heparina à qual as pupas foram expostas, as manchas iridescentes que normalmente pontilham as asas dos adultos se expandiram, contraíram ou desapareceram completamente. As únicas marcações que não foram afetadas foram as manchas vermelhas, que podem corresponder a um sistema de simetria ninfalídeo correspondente insensível à heparina.