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La gran ventaja evolutiva de los insectos: la metamorfosis

Los insectos, los animales más diversos de la Tierra con más de un millón de especies descritas, surgieron hace 450 millones de años y, desde entonces, han proliferado y colonizado todos los hábitats de la Tierra, un proceso evolutivo en el que la metamorfosis ha sido una ventaja crucial.

Cucaracha ‘Blattella germanica’ que ha mudado a una forma entre ninfa y adulto. (Foto: Albert Masó)

La metamorfosis completa, cuando el insecto adquiere las características de adulto tras pasar por las fases de larva y pupa, es probablemente la innovación más importante de todas las que han acompañado a estos animales a lo largo de la historia.

Ahora, un estudio publicado en iScience y realizado por un equipo internacional de investigadores con participación española, desvela las ventajas evolutivas de este proceso morfológico.

El estudio detalla que el primer tipo de metamorfosis fue simple y gradual.

Al formarse el embrión, se desarrollaba una ninfa que tenía las características fundamentales de un adulto; ésta crecía y, en la fase final, se desarrollaban las alas y los genitales.

Algunos grupos de insectos aún mantienen este tipo de metamorfosis pero el 80 por ciento de las especies de actuales hacen una metamorfosis completa.

“Se entiende que la metamorfosis completa es una ventaja adaptativa. Al pasar por fases tan diferenciadas (larva, pupa y adulto) las distintas fases de la misma especie no compiten por los recursos”, explica el coordinador del estudio Xavier Bellés, investigador del Instituto de Biología Evolutiva de Barcelona (centro mixto del CSIC y la Universidad Pompeu Fabra).

Origen y genes de la metamorfosis


Dos de las grandes incógnitas para los entomólogos son: cuál es el origen de la metamorfosis en los insectos y qué genes determinan cuándo y cómo hacer la metamorfosis.

Por eso, el grupo de científicos ha comparado los genes que se expresan en cada fase del desarrollo de en dos especies: la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster (uno de los organismos más modificados en relación con el ancestro común y cuya metamorfosis es completa), y la cucaracha alemana, Blattella germanica (uno de los organismos más primitivos, y con metamorfosis incompleta).
El estudio ha revelado que los genes asociados con la metamorfosis se expresan predominantemente en estadios de ninfas finales en la cucaracha alemana y en el embrión temprano-medio en el caso de la mosca de la fruta.

También se ha observado que en la cucaracha alemana la transición del programa genético maternal al programa genético embrionario se concentra en las primeras fases de la formación del embrión (embriogénesis), mientras que en la mosca de la fruta esa transición tiene lugar durante todo el proceso.

Además, en dicha transición, la hormona juvenil parece ser poco importante en la mosca de la fruta.



Ejemplares de la mosca del vinagre o de la fruta, la Drosophila melanogaster. EFE




Estas diferencias reflejan posiblemente tendencias en la evolución del desarrollo desde las cucarachas a las moscas, dentro de los neopteros, o insectos modernos.

Estudios recientes habían evidenciado que las innovaciones biológicas no se producen por la aparición de nuevos genes, sino por un uso diferente de esos genes.

Comparando la mosca con la cucaracha, los investigadores identificaron los genes que se expresan en las principales transiciones de desarrollo de estas especies.
“Hemos estudiado su expresión a lo largo del desarrollo de 28.000 genes de la cucaracha y 17.000 de la mosca con el fin de encontrar diferencias que expliquen cómo se han producido las innovaciones más importantes en la evolución de estos dos insectos, entre ellas la metamorfosis completa”, comenta Bellés.

Durante el trabajo se produjeron y secuenciaron 22 librerías de RNA mensajero en las 11 fases de desarrollo de la cucaracha.

En total, se obtuvieron 193.014.748 lecturas de secuencias, una información que se pondrá a disposición de la comunidad científica. EFE
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