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Conocer los mecanismos de la metamorfosis para avanzar en el control de plagas

Metamorfosis completa: pupa de la mariposa Vanessa cardui

5 Mayo, 2016

Ya sabemos que la metamorfosis es el conjunto de transformaciones que experimentan determinados animales, entre ellos los insectos, a lo largo de su desarrollo biológico; y que afecta no sólo a su forma externa, sino también a sus funciones y su modo de vida. En el caso de los hexápodos, la metamorfosis puedes ser completa (los denominados insectos holometábolos) en la que se suceden las fases de huevo, larva, pupa y adulto o imago. Ejemplos de ella se dan en las mariposas, las moscas o las hormigas. También está la metamorfosis incompleta (insectos hemimetábolos) con fase de huevo, ninfa y adulto. En este caso, lo que sale del huevo es un individuo muy similar al adulto pero de tamaño reducido, como ocurre con los saltamontes o las cucarachas. Precisamente, un estudio realizado por científicos españoles ha descubierto cuáles son los mecanismos que regulan este fenómeno, y que hacen que se produzca un tipo u otro de metamorfosis.

La investigación ha sido desarrollada por un equipo del Instituto de Biología Evolutiva de Barcelona, organismo dependiente del CSIC. El trabajo, publicado recientemente en la revista PLOS Genetics, se centra en los procesos que desencadenan la formación de la pupa, donde se lleva a cabo la transición de la larva al estado adulto. El estudio es complementario al realizado por el mismo equipo en el año 2014 y del cual hablamos en un artículo anterior.

Concretamente, los autores han descubierto que tres proteínas actúan secuencialmente para dirigir la metamorfosis; de tal forma que si se inhibe cualquiera de las tres, el insecto no llegará al estado adulto y por tanto no podrá reproducirse. Dichas proteínas se denominan E93, Krüppel-Homolog 1 y el Complejo Broad. Utilizando diferentes tipos de insectos con metamorfosis completa e incompleta, estudiaron los niveles de expresión de dichas proteínas en las diferentes fases de desarrollo. Posteriormente, forzaron la reducción de los niveles de las tres proteínas empleando ARN de interferencia. Los resultados mostraron que el primer componente en actuar es Krüppel-Homolog 1, que mantiene bajos los niveles de E93, haciendo que el insecto quede en fase juvenil. Al finalizar esta etapa, disminuyen los niveles de Krüppel-Homolog 1, lo que provoca que a su vez aumente la E93, iniciándose la metamorfosis.

En los insectos hemimetábolos, el proceso concluye aquí, puesto que directamente pasan a estado adulto. Sin embargo, en los holometábolos un incremento súbito y corto de Krüppel-Homolog 1 reprime de forma momentánea la expresión de la E93, evitando la fase imago directa. Esto a su vez permite la expresión del Complejo Broad, encargado de promover la formación de la pupa, desencadenándose así la metamorfosis completa.

En la investigación se han empleado como insectos de estudio el coleóptero Tribolium castaneum y la conocida mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) como representantes de los holometábolos, así como la cucaracha rubia (Blatella germanica), modelo de los hemimetábolos. Los resultados arrojan luz sobre la aparición de la metamorfosis completa y concretamente de la pupa, una innovación evolutiva muy ventajosa que permitió que las formas juveniles y adultas de los insectos no tuvieran que competir por las mismas fuentes de alimento.

Por otro lado, el estudio resulta muy útil, puesto que permitirá diseñar nuevas técnicas y productos insecticidas para aplicar en el control de diferentes plagas de insectos, desarrollando herramientas específicas para cada nivel del ciclo vital de los mismos.