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La evolución de la metamorfosis en los insectos

Los mecanismos que explican el origen y la evolución de la metamorfosis han constituido desde hace tiempo un enigma. La escala molecular de observación, sin embargo, está aportando nueva luz.

GETTY IMAGES/CATHYKEIFER/ISTOCK

En síntesis

Desde hace siglos, los científicos se preguntan cómo se originó y evolucionó la metamorfosis de los insectos y cómo se produjo la transición de la metamorfosis incompleta a la completa.

Para responder a esas preguntas se han propuesto dos teorías contrapuestas. La primera postula que en la metamorfosis completa se adelantó la eclosión del embrión, lo que dio lugar a dos nuevas fases inmaduras: la larva y la pupa. La segunda rechaza ese adelanto y propone una modificación en el desarrollo embrionario, con el mismo resultado.

El respaldo que han recibido una y otra teoría ha ido cambiando a lo largo del tiempo. Sin embargo, los datos más recientes sobre los mecanismos genéticos que regulan la metamorfosis sugieren que la segunda teoría se ajusta mejor a los hechos.

El éxito evolutivo de los insectos ha sido extraordinario. Con algo más de un millón de especies descritas, y entre 10 y 30 millones todavía por descubrir, estos pequeños artrópodos de seis patas han conquistado prácticamente todos los hábitats de nuestro planeta, desde los más áridos desiertos hasta las regiones cercanas a los polos. Al surgir pronto en la historia de la vida, los insectos tuvieron mucho tiempo para evolucionar y adquirir una serie de adaptaciones clave que actuaron como motores de expansión y diversificación. Gran parte de ese éxito se debió a la invención de la metamorfosis, hace unos 400 millones de años. Las ventajas que esta aportó resultan indiscutibles, como lo muestra el hecho de que el 99,9 por ciento de las especies de insectos que conocemos hoy se desarrollan por esta vía.

A pesar de la importancia de la metamorfosis, el modo en que se originó y evolucionó sigue siendo un misterio, aunque no falten teorías que pretendan explicarlo. Las principales controversias giran en torno a los procesos moleculares, celulares y morfológicos que habrían dado pie a esta innovación tan singular.

Diversos aspectos de esos procesos han sido desvelados por nuestro grupo de investigación, basándonos, en gran parte, en los resultados de nuestros trabajos y experimentos con la cucaracha rubia (Blatella germanica). Con ellos pretendemos responder a las preguntas relacionadas con los mecanismos hormonales y moleculares subyacentes al origen de la metamorfosis y a su evolución a lo largo de la historia de los insectos.

El marco conceptual y metodológico que utilizamos es el propio de la biología evolutiva del desarrollo, conocida coloquialmente como evo-devo. Esta disciplina trata de identificar, a menudo a través de estudios comparados de diferentes especies, los cambios en el desarrollo embrionario y postembrionario que dieron lugar a las innovaciones evolutivas. Al adoptar la perspectiva de la evo-devo es posible abordar varias cuestiones clave: ¿de qué manera el control hormonal del desarrollo en los insectos ancestrales habría impulsado la evolución de la metamorfosis? ¿Cómo y cuándo los genes del desarrollo activaron las redes moleculares que determinaron las distintas formas orgánicas y tisulares? ¿Cómo se habrían propagado esos cambios en las poblaciones de insectos?

En el presente artículo analizaremos los mecanismos de desarrollo y evolución propuestos recientemente por nuestro grupo y otros, los cuales permiten juzgar mejor la verosimilitud de las teorías que hoy se debaten sobre el origen y la evolución de la metamorfosis.

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