Viernes, 04 d ejunio de 2010
Pequeña abeja ¿de dónde sacaste tus alas?
Esta es otra de las preguntas que está ofuscando a los biólogos desde hace bastante tiempo. Al fin y al cabo, no encontramos precedentes de las alas de los insectos en ningún grupo de artrópodos moderno. Parecen surgidas de la nada, al contrario de lo que sucede con los murciélagos o las aves, cuyas alas son delatadas como extremidades anteriores modificadas ¡y de qué manera! gracias a los estudios anatómicos y embriológicos. El registro fósil de la evolución temprana de los insectos tampoco nos dice mucho, es relativamente escaso y difícil de interpretar. Así, el origen de las alas de los insectos permanece invisible al ojo clínico… ¿o quizás no? Un equipo de científicos japoneses responde.
.El ala de los insectos es una estructura quitinosa poblada de venas en las que se alterna la circulación de la hemolinfa (la sangre sin pigmentos de los insectos) y el aire (ver aquí). Las alas se anclan en el tórax, esa parte del cuerpo situada entre la cabeza y el abdomen, concretamente, encontramos un par de alas en el mesotórax y otro par en el metatórax (el 2º y el 3º segmentos torácicos, respectivamente). Asimismo, el ala se articula entre el tergum «pieza dorsal del segmento de un insecto» y el pleuron «pieza lateral del segmento de un insecto»; siendo su movimiento fruto de una grandiosa musculatura que permite el vuelo.
Corte transversal del aparato alar de los insectos. Crédito: NC State Universty
.Lo peor (o quizás lo excitante) desde el punto de vista de un biólogo evolutivo, no es solo que el ala sea una estructura francamente compleja (que lo es), sino que contrariamente al ala de los extintos pterosaurios, de las aves o de los murciélagos… no encontramos una estructura homóloga que nos permita escudriñar su origen. Y lamentablemente, el registro fósil está tan recortado como confuso.
Ante esta encruzijada los biólogos solo podían hacer una cosa: trabajar con el material disponible lo mejor posible. En función de esto, se elaboraron dos modelos alternativos para explicar el origen de las alas de los hexápodos:
- Hipótesis paranotal. Según la cuál, el ala se originaría como una nueva estructura desarrollada a partir de una extensión del tergum (alias «lóbulo paranotal»), la pieza dorsal del segmento de un insecto. El aspecto y posición del ala concuerdan con este planteamiento, sin embargo, no explica ni el origen de la articulación, ni la musculatura, ni el movimiento alar.
- Hipótesis branquial. En base a esta hipótesis las alas originalmente eran branquias situadas en posición dorsal, que fueron modificadas. Es coherente al darle un origen a las alas como estructura dotada de músculos y vasos, sin embargo, no explica nada del aspecto plano ni de la mismísima situación dorsal de las alas, ambos elementos fundamentales para el vuelo.
.¿Cuál modelo es el correcto? No lo sabemos. Una posible vía para resolver el empate podría ser apelar a la evo-devo, la biología evolutiva del desarrollo, una rama de la ciencia que estudia la evolución de los seres vivos desde la perspectiva de los cambios que afectan al desarrollo del organismo, los cuales pueden darse desde el estado embrionario hasta la madurez. Es una ciencia relativamente nueva que nos permite discernir los orígenes de distintos elementos corporales y averiguar que cambios en el desarrollo los han llevado a ser lo que son.
En esta línea llega hasta nosotros una interesante publicación del pasado número del 17 de Mayo de 2010 de la revista científica Evolution & Development. La investigación fue liderada por Nao Niwa, miembro del Laboratory for Morphogenetic Signaling (dirigido por el doctor Shigeo Hayashi), situado en el Center for Developmental Biology (Japón). La investigación contó además con la colaboración de expertos de las universidades de Nagoya, Shinshu y Tsukuba.
Para el equipo japonés el mejor punto de partida era la mosquita de la fruta Drosophila melanogaster, uno de los bichos más estudiados del planeta. Se conoce casi todo de ella y los genéticos llevan “jugando” con esta humilde criatura desde hace décadas. Este pequeño insecto de apenas 2.5 mm nos ha permitido descubrir incontables cosas sobre genética, embriología, fisiología… y entre medias, que el desarrollo de sus alas durante la metamorfosis está mediado por tres genes principales:
- wingless (wg), promueve el desarrollo del primer esbozo de las alas y su posterior crecimiento.
- vestigial (vg), regula el crecimiento y desarrollo del tejido alar.
- apterus (ap), especifica la forma plana del ala.
La mosca de la fruta, Drosophila melanogaster Meigen, 1830. Este bicho sí que se merece altares y alabanzas, le debemos demasiado a esta humilde criatura. Crédito: Wikipedia
.¿De qué sirve saber esto? Según la hipótesis branquial las alas proceden de antiguas branquias. Hoy día conocemos muchas especies de insectos cuyo linaje nunca desarrolló alas, son los apterigotas, que incluyen a los famosos «pececillos de plata». Y también tenemos insectos “primitivos”, los cuales pasan una etapa de su vida como criaturas acuáticas provistas de branquias, un ejemplo de ello son las cachipollas, también llamadas efímeras. Los autores trabajaron con el «pececillo de plata» Pedetontus unimaculatus como representante del primer grupo, y con la efímera Ephoron eophilum como representante del segundo grupo.
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