La metamorfosi dels insectes

Dimecres, 18 de gener va venir Xavier Bellés, de l’Institut de Biologia Evolutiva (CSIC-UPF) per parlar de la metamorfosi dels insectes. I les preguntes proposades per emmarcar la tertúlia són què fa que els insectes tinguin aquest èxit evolutiu? Per què colonitzen àmbits tan diferents en els seus diferents estadis de vida: larva, adult? Què provoca aquests canvis? Quan els humans hàgim desaparegut, restaran els insectes; què els fa superiors a nosaltres?

En Xavier comença explicant-nos que els insectes l’han fascinat des de petit. Que quan criava cucs de seda (Bombyx mori), un dia se li va acudir obrir una pupa -com els altres nens obrien els cotxes per a veure’n el funcionament- i va trobar una mena de sopa; és a dir, quan els insectes canvien de larva a adult, l’eruga es desintegra i els gens reconstrueixen el nou programa d’adult, que tindrà una forma de viure totalment diferent.

Sobre la metamorfosi

Ell personalment investiga amb paneroles (Blatella germanica), que tenen una metamorfosi senzilla i als quals es refereix com a “animals simpàtics que es deixen fer”. En paneroles es poden fer experiments per esbrinar si el cervell guia els canvis, o si els guien altres òrgans. Per això, si anestesiant una nimfa de panerola se li extirpa el cervell, es pot veure que segueix vivint però sense mudar.

També es pot extreure el cervell i implantar-lo a l’abdomen. L’insecte pot fer llavors la muda i la metamorfosi. És a dir, que l’animal necessita el cervell, i els senyals viatgen per sang (vaja, hemolimfa) i no pel sistema nerviós. També es poden fer experiments, per a veure si la dosi hi influeix; així, es poden implantar en l’abdomen d’una panerola el cervell propi i el d’altres dues germanes. La dosi dels tres cervells accelera el procés de muda.

La metamorfosi permet que la larva i l’adult no siguin competència. Pensem en un mosquit, que té una vida larval aquàtica i filtradora, i adulta voladora i hematòfaga. O la larva d’un lepidòpter que pot menjar una poma, i d’adult liba flors. Aquesta solució ha estat un èxit evolutiu.

Conqueridors de la Terra

Es diu que els insectes heretaran la Terra, però en realitat ja la tenen conquerida. Hi ha descrites un milió d’espècies d’insectes, però es pensa que n’hi poden haver fins a trenta milions; és a dir, n’hi ha vint-i-nou milions sense descobrir i descriure encara.

Viuen a tots els hàbitats, inclosos els pols; ell va viatjar a l’Antàrtida i va veure pinyes de mosques i de col·lèmbols. L’únic ambient que no colonitzen és el mar, ja que, per la seva estructura, perdrien aigua per osmosi.
Al mar hi ha, però els crustacis, cosins germans dels insectes. Tant se semblen que hi ha una tendència a considerar-los dins el mateix grup.

La reproducció

La missió d’un individu adult és perpetuar l’espècie. En els insectes també, i no tenen massa temps. La mosca adulta viu dos o tres dies. Quan a l’estiu veiem una mosca que ens atabala dies i dies, doncs, no és la mateixa, en són diverses.

Algunes espècies que en fase adulta viuen unes poquen hores: els efemeròpters. Els efemeròpters fan núvols d’insectes a l’estiu, vora els rius; en unes poques hores (en tres hores en les més efímeres) han de trobar parella, copular i la femella ha de pondre ous. No tenen temps de menjar, tampoc no tenen desenvolupades les peces bucals. No els calen.

Altres espècies, festegen, les libèl·lules, els coleòpters. Altres, com els lepismes, els peixets d’argent, tenen una reproducció peculiar; el mascle deixa un espermatòfor en un racó, d’ell surt un fil enganxifós, com de teranyina, que la femella trobarà i la durà fins a la càpsula amb els espermatozous. Ella mateixa, sola, captura i integra l’espermatòfor al seu abdomen.

Diferents metamorfosis

Hi ha tres grans grups d’insectes atenent a la metamorfosi, de senzilla a complexa: ametàbols, hemimetàbols i holometàbols.

El primer grup és el d’animals com ara els lepismes o peixets d’argent, que no fan metamorfosi, són els ametàbols. Són entre els insectes més primitius. Dels ous que pon la femella, neixen ja individus petits amb la forma de l’adult. Fan diverses mudes.

Els exoesquelet que els protegeix, al seu torn els encotilla. Per això han de mudar. Quan el seu cos ha crescut tant que pressiona les parets, segreguen una hormona que fa una cutícula nova, trenca la vella finalment i l’individu creix de talla. Un insecte a ametàbol pot fer fins a quinze o vint mudes, i un peixet d’argent pot arribar a mesurar fins a 1,5 a 2 cm, tot menjant cel·lulosa assimilen gràcies a uns bacteris intestinals simbionts que la metabolitzen.

Els insectes hemimetàbols fan una metamorfosi reduïda: de l’ou surt una nimfa, semblant a l’adult, però sense ales i sense capacitat de reproduir-se. Després de diverses mudes, arriba a la maduresa, sense passar per una etapa inactiva. Aquest procés el segueixen els tèrmits, les paneroles, les xinxes, les llagostes…

En alguns casos, com en els tèrmits, es tracta d’insectes socials que viuen en colònies amb castes. Només posen ous les reines, el mascle viu també en la colònia, i les obreres fan la feina.

En la metamorfosi holometàbola, de l’ou neix una larva molt diferent de l’adult, que pot passar per diverses mudes i, per arribar a la fase d’adult, passa per una fase de pupa (o crisàlide), habitualment deixa de menjar, es tanca dins una càpsula, en la que es desintegraran les seves estructures, per a construir el nou adult. La segueixen papallones, vespes, mosques, escarabats…

Aquesta metamorfosi, la més comuna i exitosa, permet una plasticitat gran a l’espècie. L’aparició de les ales, que va ser una transició evolutiva molt important, va afavorir de forma indirecta el desenvolupament de la metamorfosi: les ales ja no permeten fer més mudes. Aleshores, l’aparició de formes diferents en estadis immadurs es va consolidar.

La troballa de la metamorfosi

Històricament, no va ser immediat associar una eruga amb una papallona, costava creure que era el mateix individu, la mateixa espècie. Va ser a partir de Swammerdamm, al segle XVII, que es va poder atribuir bé les fases dels insectes i sistematitzar els modes de metamorfosi.

Swammerdamm va descriure, per exemple, que una eruga que habitualment es transformava en papallona passant per la fase de crisàlide, podia, de vegades transformar-se en trenta vespes. Això va ser degut a un parasitisme de les vespes, que posen ous en la crisàlide, l’anestesien, la immobilitzen, per a que es desenvolupin en ella les larves de la vespa. Darwin pensava que Déu no podia ser tan cruel! [Un altre exemple de parasitisme entre vespes i papallones.]

Desdemonitzar els insectes

Xavier, ens recorda el mite que els insectes han estat classificats com a “animals perjudicials per als humans”, però això no és així. Certament, segons les observacions de la fundació de Bill i Melinda Gates, els mosquits són els animals que més mortalitat provoquen entre els humans, poden transmetre malària, febre groga, dengue… Però només un 0,06% dels insectes (sis de cada deu mil) són espècies nocives per als humans. La major part dels pol·linitzadors són insectes. Sense insectes no hi hauria fruites als arbres, flors… (ni tantes altres).

Hi ha hagut una evolució de les flors per mimetitzar-se a les plantes que els ofereixen nèctar. I també entre les flors i les trompes dels insectes. (Vegeu també “Darwin, la papallona i l’orquídia“).

Recentment s’han trobat altres fenòmens també espectaculars. Quan un arbre és atacat per un insecte, segrega uns compostos que atreuen els depredadors de l’insecte atacant. Això com ha succeït?

S’explica perquè les plantes, en estar quietes (no poden marxar quan arriba el depredador), comença a emetre compostos volàtils. Aquells vegetals que emetien els compostos que atreien els depredadors del paràsit, sobrevivien. Es van seleccionar.

De fet, en comparar el genoma d’arabidopsis i de drosòfila, per exemple, dos organismes utilitzats en el laboratori, la planta té més gens que codifiquen gens que fabriquen productes de defensa.

Altres qüestions sobre els insectes

Els insectes s’orienten per la olor, bàsicament. El sentit de l’olfacte s’allotja a les antenes, ramificades, capaces de detectar poques molècules d’una feromonaa diversos quilòmetres (fins a vint s’ha arribat a mesurar amb vents favorables) de distància.

I, com altres animals, els insectes tenen receptors de plaer i dolor. Quan es va seqüenciar el genoma de drosòfila, es va veure que coincidia en un 40% amb el dels humans.

Algunes libèl·lules gegants (d’uns setanta-cinc centímetres d’envergadura) que van conviure amb els dinosaures, i de les que se n’ha trobat fòssils, podien volar perquè l’atmosfera també era diferent. Els insectes voladors són més grans en regions tropicals, o més càlides. És fàcil veure volar la panerola americana (Periplaneta americana) a Canàries, mentre que a Barcelona gairebé no ho fan.

Els insectes s’han mantingut en una mida petita, perquè el seus organismes no permeten tenir un major creixement. Per exemple, el sistema de tràquees per conduir l’aire a l’interior de l’organisme, no seria sostenible.

A la Terra hi ha tres-cents quilos de biomassa d’insectes per quilo de persona. Clarament podrien ser una font alimentària, però no ho són per motius culturals, i perquè hi ha alternatives. A diverses cultures, mexicana, pigmea, són una font d’aliment. Es podrien aprofitar residus compostats per a fer créixer larves de mosca domèstica, riques de proteïna, però hauríem de trencar moltes barreres culturals!

No podem preguntar a en Xavier com va arribar fins aquí, perquè és com ha començat la xerrada. Si ens diu que tenir un mentor com en Francesc Español, director durant molts anys de l’antic Museu de Zoologia de Barcelona, va ser crucial. Com és crucial en tots els estudiants, quan s’estan formant. Ens explica també que, en treballar amb paneroles, de vegades se n’hi ha colat alguna a les butxaques. Si se n’adona en arribar a casa, la seva esposa li diu: “No t’enduguis feina a casa!”

I ens encoratja, sobre tot, a desdemonitzar i apreciar els insectes.

Més informació

Llibres de Xavier Bellés.

Allò que el vent s’endugué (13/11/2011) amb Anna Àvila

El desarrollo de una mosca (05/01/2005). REDES 341. El experimento

Las feromonas de las polillas (18/05/2004). REDES 319. El experimento

Superorganismos (30/03/2004). REDES 313. El experimento

Genética y evolución (23/11/2003). REDES 295. El experimento

Michele Catanzaro (Estiu 2011): Entrevista a Xavier Bellés. Mètode, 70,València

Imatges: wikimedia commons