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¿Por qué los insectos realizan la metamorfosis?

La mayoría de insectos sufren un proceso de transformación a lo largo de su desarrollo con el fin de alcanzar la fase adulta o imaginal (p.e. las mariposas). Este proceso recibe el nombre de metamorfosis, aunque su naturaleza dista bastante de la metamorfosis que realizan los anfibios. Ahora bien, ¿te has preguntado alguna vez el porqué de esta transformación? ¿Cuál es el sentido y el origen de la metamorfosis en los insectos?

Aprende sobre los distintos tipos de metamorfosis, así como sobre el origen y razón de ser de estas transformaciones, a lo largo de este artículo.

¿Qué es la metamorfosis?

Metamorfosis de macaón (Papilio machaon) (Imagen de Jens Stolt).

La metamorfosis es un proceso biológico mediante el cual los organismos se desarrollan desde su nacimiento hasta la etapa adulta, pasando por más o menos estadios juveniles, por medio de grandes transformaciones y/o remodelaciones corporales (tanto fisiológicas como estructurales).

Existen muchos grupos de animales que se desarrollan mediante este proceso, aunque la mayoría de éstos no comparten el origen ni la naturaleza de sus transformaciones. Así, mientras que en los anfibios la metamorfosis tiene lugar mediante la remodelación de tejidos ya existentes en el cuerpo del juvenil, en los insectos tiene lugar una ruptura de los tejidos larvales y la aparición de grupos de células totalmente nuevas.

La ecdisis o muda

Para entender el proceso de metamorfosis en los insectos, primero hay que hablar sobre la muda. ¿Qué es la muda y por qué es tan importante para los insectos y los artrópodos en general?

Todos los animales regeneran de alguna forma sus tejidos más superficiales, aquellos en contacto con el medio y que los protegen de las agresiones externas. Los mamíferos recambiamos periódicamente las células epidérmicas; muchos reptiles mudan con frecuencia su piel; pero, ¿y los artrópodos?

Los artrópodos, grupo en el que se enmarcan los hexápodos (el cual incluye a los insectos), están recubiertos externamente por un exoesqueleto más o menos endurecido. A diferencia de las capas externas de otros animales, el exoesqueleto no se desprende progresivamente, y su falta de elasticidad limita el crecimiento del organismo. De esta manera, a medida que crecen éste se convierte en una barrera que limita su tamaño, por lo que deben romperlo y deshacerse de él para seguir creciendo. Este proceso de muda a saltos se conoce con el nombre de ecdisis, y es propio de los ecdisozoos (artrópodos y nematodos).

¡Echa un vistazo a este vídeo de una cícada (cigarra o chicharra) mudando!:

¿Se metamorfosean todos los hexápodos?

La respuesta es NO, aunque es necesario profundizar algo más.

Todos los hexápodos mudan para poder crecer, pero no todos experimentan cambios radicales para alcanzar la adultez, momento en el que podrán reproducirse. Así pues, podríamos dividir a los hexápodos en dos grandes grupos:

HEXÁPODOS AMETÁBOLOS (sin metamorfosis)

Grupo que incluye a los tradicionalmente conocidos como Apterygota o hexápodos sin alas (hexápodos no insectos -proturos, dipluros y colémbolos- e insectos ápteros como los Zygentoma o clásicamente conocidos como Thysanura –p.e. pececillos de plata o lepismas-) y a los Pterygota o insectos con alas que han perdido las alas secundariamente.

Individuo de Ctenolepisma lineata (Zygentoma) (Wikimedia Commons).

Dado que no tienen alas, las fases juveniles de los hexápodos ametábolos apenas distan anatómicamente de la fase adulta (dado que todas las fases del ciclo vital son ápteras). Así pues, el desarrollo juvenil es más sencillo y su anatomía no sufre grandes cambios para adquirir la constitución del adulto; es decir, no hay metamorfosis. Este desarrollo también recibe el nombre de desarrollo directo.

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Desarrollo directo o ametábolo (Imagen extraída de asturnatura.com)

Los hexápodos ametábolos pueden mudar decenas de veces a lo largo de su desarrollo (hasta 50 mudas en los pececillos de plata o lepismas), incluso una vez alcanzada la madurez sexual.

INSECTOS QUE REALIZAN LA METAMORFOSIS

Todos los insectos con alas o Pterygota (menos aquellos que las pierden secundariamente).

Ejemplar de Sympetrum flaveolum (Imagen de André Karwath)

A diferencia de los anteriores, las fases juveniles sí se diferencian físicamente de la fase adulta, por lo que tras sucesivas mudas de crecimiento sufren una última muda o transformación que da lugar al adulto alado totalmente maduro, capaz de reproducirse. Una vez alcanzada la adultez, estos insectos no vuelven a mudar.

Tipos de metamorfosis en los insectos

Así pues, únicamente los insectos Pterygota sufren un proceso de metamorfosis propiamente dicho, gracias a la cual adquieren las alas además de alcanzar la madurez sexual. Ahora bien, no todos estos insectos se transforman de la misma forma.

Existen, esencialmente, dos tipos de metamorfosis: la hemimetábola (sencilla o incompleta) y la holometábola (compleja o completa). ¿Cuáles son sus diferencias?

Metamorfosis hemimetábola

En la metamorfosis sencilla, incompleta o hemimetábola, los insectos jóvenes pasan por varias mudas sucesivas hasta alcanzar la etapa adulta (o imaginal) sin que ello suponga pasar por un estadio de inactividad (pupa) y sin dejar nunca de alimentarse.

Nada más nacer, la cría recibe el nombre de ninfa, la cual guarda cierto parecido con el adulto pero sin presentar aún alas ni órganos sexuales. Normalmente, las fases ninfales y el adulto no comparten alimento ni hábitat, es decir, ocupan nichos ecológicos totalmente distintos; de hecho, en muchas ocasiones las ninfas son acuáticas y, tras alcanzar la madurez, pasan a vivir en tierra firme (p.e. efímeras).

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__Ejemplar adulto de la especie de efímera Ephemera danica __________________(Imagen de Marcel Karssies).

En este tipo de metamorfosis, las ninfas pasan por varias mudas de crecimientos sucesivas gracias a las que van formándose las alas progresivamente. Finalmente, la ninfa realiza la última muda, tras la cual surgirá el organismo adulto capaz de reproducirse y con las alas totalmente desarrolladas.

El resumen de este proceso sería el siguiente:

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__Desarrollo hemimetábolo de un saltamontes _____(imagen extraída de asturnatura.com)

Estos insectos también reciben el nombre de exopterigotos (del latín exo- = “fuera” + pteron = “alas”), puesto que las alas se desarrollan en la parte exterior del cuerpo de forma progresiva y visible.

Metamorfosis holometábola

Es el caso más radical de metamorfosis en los insectos y, probablemente, el más conocido por todos. Uno de los ejemplos más típicos es el de los lepidópteros (mariposas y polillas), pero también son holometábolos los coleópteros (escarabajos), los himenópteros (abejas, avispas y hormigas) y los dípteros (moscas y mosquitos).

En la metamorfosis compleja, completa u holometábola, los insectos eclosionan en forma de larva, una fase muy prematura del organismo en desarrollo que dista mucho morfológicamente de la fase adulta y que, como en el caso anterior, no comparte hábitat ni alimento con los adultos. Estas larvas crecen, como las ninfas en la metamorfosis hemimetábola, mediante mudas sucesivas hasta que alcanzan el tamaño suficiente para sobrellevar el proceso de metamorfosis propiamente dicho, momento en el que llevan a cabo su última muda.

Larva escarabeiforme (coleóptero) (“Curl grub” by Toby Hudson – Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons).

Tras la última fase larvaria, la larva entra normalmente en un estadio de inactividad, en el cual deja de alimentarse y permanece inmóvil; esta fase recibe el nombre de estadio pupal (formando la pupa, o crisálida en el caso de las mariposas). En ocasiones, al término de esta fase los organismos ya empiezan a parecerse bastante al adulto debido a las reorganizaciones estructurales que tienen lugar a nivel anatómico y a la aparición de nuevos órganos y tejidos.

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Pupa de Cetonia aurata (coleóptero) (“Cetoine global” by Didier Descouens – Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons)

Una vez finalizado el proceso de transformación, el organismo se reactiva y adquiere definitivamente su forma adulta sexualmente madura y unas alas plenamente formadas.

En resumen, el esquema de este proceso sería el siguiente:

metamorfosis
Desarrollo holometábolo de un lepidóptero (Imagen extraída de ___________________________astrunatura.com)

Así como en los hemimetábolos la aparición de las alas es un proceso apreciable a lo largo del desarrollo, en los holometábolos éstas se forman en el interior del cuerpo y empiezan a ser visibles generalmente al final de la fase pupal. Es por esto que reciben también el nombre de endopterigotos (del latín endo- = “dentro” + pteron = “alas”).

Origen y función de la metamorfosis en los insectos

Origen: el registro fósil

Los insectos son, como ya comentamos en artículos anteriores, uno de los animales con mayor éxito evolutivo. Entre un 40%-60% de todas especies de insectos son holometábolas (metamorfosis completa), por lo que deducimos que la holometabolía es un fenómeno que ha sido seleccionado positivamente; de hecho, los registros fósiles sugieren que la holometabolía surgió únicamente una vez, por lo que todos los insectos holometábolos procederían del mismo ancestro.

Según estos datos, los insectos sin alas o Apterygota primitivos y los primeros insectos con alas eran ametábolos; posteriormente, durante el Carbonífero y el Pérmico (300MA) todos los insectos con alas o Pterygota ya presentaban un inicio de hemimetabolía (metamorfosis parcial); por último, los primeros insectos considerados holometábolos aparecerían durante el Pérmico (280MA).

¿Cuál podría ser la razón de esta selección positiva?

Si recordáis, en apartados anteriores hablábamos sobre las distintas fuentes de alimentación y hábitat de las fases juveniles y de los adultos; el hecho que en distintas fases de un mismo ciclo vital se exploten recursos distintos evitaría la competición intraespecífica (competición por los recursos entre organismos de una misma especie). Este hecho supondría una ventaja enorme para estos organismos, motivo por el cual el desarrollo holometábolo, que se caracteriza por la sucesión de fases muy diferenciadas, podría haber tenido mayor éxito que el desarrollo hemimetábolo y, obviamente, que el ametábolo o directo.

Así pues, podemos decir que el sentido funcional principal de la metamorfosis sería minimizar la competencia intraespecífica por los recursos. Pero aún hay más: cuanto más especializadas sean las distintas fases de un insecto, mayor será la probabilidad de explotar más y mejor los recursos. En las formas parásitas, por ejemplo, las diferencias entre las distintas fases suelen ser grandes, pues las condiciones difíciles a las que se enfrentan (p.e. condiciones internas del cuerpo del hospedador) requieren de una gran especialización en cada momento.

Sin título
Larva y adulto de Danaus plexippus (mariposa monarca) (fuentes: imagen de la larva por Victor Korniyenko, Creative Commons; imagen del adulto de dominio público).

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Así pues, igual que la aparición de las alas promovió la expansión y diversificación de los insectos por todo el globo, la metamorfosis podría haber actuado como motor diversificador al aumentar la capacidad para explotar más y mejor los recursos.

REFERENCIAS

Imagen de portada de Steve Greer Photography.

Difusió-castellà

6 pensaments a “¿Por qué los insectos realizan la metamorfosis?”

  1. Enhorabuena por el post !! Me ha encantado. El estado de pupa o crisálida, como mecanismo de dispersión colonizadora de una especie voladora, sería el equivalente a esos sosfisticados sistemas de hibernación que vemos en películas futuristas y que permitirían a la especie humana viajes intergalácticos a no se sabe donde …

    1. Muchas gracias, Miguel! Me alegro que te haya gustado y resultado interesante. Por otro lado, me ha encantado tu comparación, realmente los insectos (y artrópodos en general) tienen algo de “alienígenas”.

      Pasa un buen día! Y si te apetece, puedes echar un vistazo a otros artículos del blog, tanto míos como de mis compañeros🙂

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