Descubren la clave genética que le permitió a los insectos desarrollar alas

¿Qué permitió que los insectos, criaturas diminutas y en apariencia frágiles, conquistaran el cielo y se diversificaran en millones de especies? Un reciente descubrimiento científico revela que, tras esta evolución sorprendente, existe una innovación genética capaz de cambiar la historia de estos animales y, a la vez, la de la vida en la Tierra.

El avance ayuda a entender uno de los grandes misterios de la biología y muestra cómo la complejidad puede surgir a partir de pequeños cambios genéticos. Un equipo de biólogos del desarrollo del Francis Crick Institute descubrió un circuito genético que fue decisivo en la evolución de las alas de los insectos.

Este hallazgo permite ver desde una nueva perspectiva por qué estos animales lograron convertirse en uno de los grupos más exitosos del planeta. La investigación, publicada en la revista Current Biology, señala el papel de la molécula Brinker en la ampliación de las señales que guían el desarrollo, haciendo posible la formación de alas y, con ello, el vuelo.

El estudio, dirigido por Jean-Paul Vincent y la investigadora principal Anqi Huang, se centró en los procesos genéticos que hacen crecer órganos y extremidades. Según el Francis Crick Institute, existen unas sustancias llamadas morfógenos que actúan como “señales” dentro del tejido, indicando a cada célula cómo debe desarrollarse. Vincent explicó: “Para que la vida cree estructuras grandes, esas señales deben llegar hasta las células más alejadas”.

En las alas de los insectos, un morfógeno llamado Decapentaplegic (Dpp) resulta fundamental. Huang detalló: “Dpp es una señal que está presente en distintas concentraciones a lo largo del ala de la mosca de la fruta y es clave para su desarrollo”.

El problema es que las alas, al crecer como tejidos aislados en las larvas, no reciben mensajes del resto del cuerpo, por lo que surge el desafío de cómo Dpp llega de punta a punta del ala.

La respuesta está en la dinámica de dos moléculas: cuando la señal Dpp es baja, la cantidad de Brinker aumenta, y viceversa. Esto se debe a que Dpp “apaga” el gen Brinker, que solo se activa en zonas alejadas de la fuente de Dpp.

Junto a los físicos Luca Cocconi, Ben Nicholls-Mindlin y Guillaume Salbreux, Huang demostró que Brinker es el corazón de un circuito de retroalimentación genética. Según explicó, “una vez que el gradiente de Brinker se establece, da a las células lejanas la información necesaria para saber qué les toca ser dentro del ala”.

Para entender el origen de este mecanismo, el equipo del Francis Crick Institute comparó los genomas de distintos animales. Huang explicó que revisaron bases de datos genéticas y detectaron un patrón claro: el gen Brinker solo existe en insectos y no en crustáceos, sus parientes más cercanos. Esto sugiere que la aparición de Brinker está relacionada con la evolución de las alas y el vuelo en los insectos.

El estudio también revisó el caso de insectos sin alas, como el firebrat, que pertenece al orden Zygentoma. Huang analizó si este insecto tiene el gen Brinker y si la proteína forma el mismo gradiente inverso.

Gracias a la colaboración con científicos del Sanger Institute, que estaban terminando de secuenciar el genoma del firebrat, se comprobó que este insecto tiene el gen, pero no forma el gradiente ni está conectado al sistema de señales Dpp. Esto indica que el circuito de Brinker surgió solo en insectos alados.

La clave de este descubrimiento es que añadir Brinker al sistema de señales Dpp permitió que la información genética llegara a más células, haciendo posible la formación de alas grandes y funcionales. Según el Francis Crick Institute, este avance genético fue lo que impulsó a los insectos a conquistar nuevos hábitats y a diversificarse en una enorme cantidad de especies.

El contexto histórico refuerza la importancia del hallazgo: los insectos fueron los primeros animales en desarrollar el vuelo, hace unos 400 millones de años, al mismo tiempo que surgieron los árboles. Volar ofreció a los insectos ventajas muy grandes para explorar y aprovechar nuevos ecosistemas.

De acuerdo con el Francis Crick Institute, haber identificado este circuito genético ayuda a explicar cómo las alas surgieron en los insectos y plantea nuevas preguntas sobre otros grandes saltos evolutivos en el reino animal. El estudio sugiere investigar si mecanismos similares participaron en la formación de otras estructuras complejas en diferentes especies.

Así, la integración de Brinker en el sistema de señales Dpp fue un punto de inflexión. Permitió a los insectos dominar el aire y convertirse en una de las clases más abundantes y diversas en la historia de la vida.