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Insectos cada vez más pequeños: el fenómeno de la miniaturización

Según apuntan algunos estudios, los organismos multicelulares tienden a hacerse cada vez más pequeños. Este proceso, conocido como miniaturización, es una de las principales tendencias evolutivas de los insectos. La miniaturización es un motor para la diversidad y las innovaciones evolutivas; sin embargo, también conlleva ciertas limitaciones.

En este artículo, te explicamos en qué consiste este fenómeno y te presentamos algunos de los casos más extremos de miniaturización entre los insectos.

¿Por qué los animales son cada vez más pequeños?

Desde hace años, múltiples estudios apuntan que entre los animales multicelulares (todos aquellos compuestos por más de una célula) existe una tendencia bastante extendida a la miniaturización.

La miniaturización es el proceso evolutivo encaminado a la adquisición de cuerpos extremadamente pequeños. El fenómeno de la miniaturización se ha observado en grupos animales muy diversos, por ejemplo:

  • Musarañas (Soricomorpha: Soricidae), mamíferos.
  • Colibríes (Apodiformes: Trochilidae), aves.
  • Diversos grupos de insectos y de arácnidos.

Para saber más sobre insectos gigantes, puedes leer “¡El tamaño sí que importa (para los insectos)!

A lo largo de la evolución, la diversificación y los fenómenos de especiación han dado lugar a innumerables nuevas especies, todas compitiendo por un espacio y unos nichos ecológicos cada vez más limitados. Esta situación es si cabe más extrema en las regiones tropicales, donde las tasas de diversificación son increíblemente altas.

Aprende más sobre el concepto de nicho ecológico leyendo “El espacio vital de los seres vivos“.

Ante una necesidad cada vez mayor de recursos y espacio, la evolución ha dado lugar a fenómenos tan curiosos como la miniaturización: al hacerse más pequeños, los organismos (ya sean de vida libre o parásitos) pueden acceder a nuevos nichos ecológicos hasta el momento no explotados, adquirir nuevas fuentes de alimento y evitar la depredación.

Si bien existen diversos grupos de animales que tienden a la miniaturización, este fenómeno se manifiesta en mayor proporción entre los artrópodos, siendo una de sus tendencias evolutivas más significativas. Por otro lado, los artrópodos ostentan el récord a presentar algunos de los animales multicelulares más pequeños conocidos hasta la fecha; algunos, incluso tan pequeños como… ¡una ameba!

El Récord Guinness de los insectos más pequeños del mundo

Los artrópodos más pequeños de los que se tiene constancia pertenecen a la subclase de crustáceos Tantulocarida, conocidos por ser ectoparásitos de otros crustáceos de mayor tamaño, como copépodos o anfípodos. La especie Tantulacus dieteri es considerada hasta la fecha la especie de artrópodo más pequeña del mundo, con tan solo 85 micrómetros (0,085 milímetros), mucho más pequeño que algunos seres unicelulares.

Sin embargo, los insectos no se quedan atrás.

Mymaridae

Los mimáridos son una familia de avispas de la superfamilia Chalcidoidea propias de regiones templadas y tropicales. Los adultos, usualmente de 0,5 a 1 milímetro de longitud, viven como parásitos de huevos de otros insectos (p. ej. chinches). Debido a su estilo de vida, se los considera de gran importancia en el control biológico de plagas. Además, se encuentran entre los insectos más pequeños del mundo.

Actualmente, el récord al insecto más pequeño del mundo lo ostentan los machos adultos ápteros (sin alas) de la especie de mimárido Dicopomorpha echmepterygis, de Costa Rica, con un tamaño mínimo registrado de 0,139 milímetros. Además de no presentar alas, tampoco tienen ojos ni piezas bucales, y sus patas terminan en una especie de ventosas que les permiten adherirse a las hembras (más grandes y aladas) el tiempo suficiente para fecundarlas. ¡Son más pequeños que un paramecio, un organismo unicelular!

Puedes leer “Microbiología básica (I): el mundo invisible” para saber más sobre organismos unicelulares.

Macho de D. echmepterygis; sin ojos ni piezas bucales, el macho de esta especie vive adherido a una hembra. Link.

No conformes con ostentar este récord, los mimáridos también incluyen el insecto volador más pequeño del mundo: la especie Kikiki huna de Hawaii, con un tamaño aproximado de 0,15 milímetros.

Trichogrammatidae

Igual que los mimáridos, los tricogrammátidos son pequeñas avispas calcidoideas parásitas de huevos de otros insectos, especialmente de lepidópteros (mariposas y polillas). Los adultos de la mayoría de las especies miden menos de 1 milímetro y se distribuyen mundialmente. Los machos de algunas especies son ápteros y se aparean con sus hermanas dentro de los huevos parasitados donde nacen, muriendo poco después sin siquiera abandonar dicho espacio.

El género Megaphragma contiene dos de los insectos más pequeños del mundo después de los mimáridos: Megaphragma caribea (0,17 milímetros) y Megaphragma mymaripenne (0,2 milímetros), de Hawaii.

A) M. mymaripenne; B) Paramecium caudatum. Link.

Los tricogrammátidos presentan uno de los sistemas nerviosos más pequeños conocidos, y el de la especie M. mymaripenne es, hasta la fecha, uno de los más reducidos y especiales del mundo animal: está formado por tan sólo 7400 neuronas sin núcleo, un hecho único hasta la fecha. Durante la fase de pupa, esta especie desarrolla neuronas con núcleos plenamente funcionales que sintetizan proteínas suficientes para toda la etapa adulta del insecto. Al alcanzar la fase adulta, las neuronas pierden el núcleo y se vuelven más pequeñas, lo que ahorra mucho espacio.

Ptiliidae

Los ptílidos son una familia cosmopolita de pequeños escarabajos caracterizada por incluir los insectos no parásitos más pequeños del mundo, pertenecientes a los géneros Nanosella y Scydosella.

Los huevos de los ptílidos son muy grandes en comparación con el tamaño de las hembras adultas, por lo que éstas sólo desarrollan y ponen un único huevo cada vez. Por otro lado, muchas especies experimentan partenogénesis.

Conoce el fenómeno de la partenogénesis leyendo “Inmaculada Concepción… en reptiles e insectos“.

Actualmente, la especie de escarabajo más pequeña conocida y, por consiguiente, la especie de insecto no parásito (de vida libre) más pequeña del mundo, es Scydosella musawasensis (0,3 milímetros), citada de Nicaragua y Colombia.

Scydosella musawasensis. Link (imagen original: Polilov, A (2015) How small is the smallest? New record and remeasuring of Scydosella musawasensis Hall, 1999 (Coleoptera, Ptiliidae), the smallest known free-living insect).

Consecuencias de la miniaturización

La miniaturización conlleva toda una serie de modificaciones anatómicas y fisiológicas, generalmente encaminadas a la simplificación de estructuras. Según Gorodkov (1984), el límite de la miniaturización se encontraba en 1 milímetro, por debajo del cual se producirían grandes simplificaciones que harían inviable la vida multicelular.

Si bien esta simplificación ocurre en ciertos grupos de invertebrados, los insectos han demostrado sobradamente que pueden superar este umbral sin demasiados signos de simplificación (conservando un gran número de células y presentando una mayor complejidad anatómica que otros organismos de tamaño similar), e incluso dar lugar a estructuras novedosas (como el caso de las neuronas sin núcleo de M. mymaripenne).

Aunque los insectos llevan muy bien esto de la miniaturización, hacerse tan pequeño no siempre sale gratis:

  • Simplificación o pérdida de ciertas funciones fisiológicas: pérdida de alas (y, consecuentemente, de la capacidad de vuelo), patas (o modificaciones extremas de las mismas), aparato bucal, órganos sensoriales.
  • Cambios considerables en los efectos asociados a ciertas fuerzas físicas o a parámetros ambientales: fuerzas capilares, viscosidad del aire o tasa de difusión, todos ellos asociados a la reducción extrema de los sistemas circulatorio y traqueal (o respiratorio). Es decir, ser más pequeño altera los movimientos internos de gases y líquidos.

Entonces, ¿la miniaturización tiene límite?

La respuesta es . Aunque los insectos se resisten a él.

Existen varias hipótesis al respecto, cada una con un órgano distinto como elemento limitante. De todos ellos, el sistema nervioso y el reproductivo, además de los órganos sensoriales, son bastante intolerantes a la miniaturización; deben ser lo suficientemente grandes para que sean funcionales. Por debajo de un tamaño crítico, sus funciones se verían comprometidas y, con ellas, la vida multicelular.

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La vida animal multicelular parece no tener freno a la hora de reducirse. ¿Encontraremos algún insecto aún más pequeño? Las investigaciones lo dirán.

Imagen de portada: link.

Anuncis

Conoce a la avispa asiática o “avispa asesina” en 5 puntos

En los últimos años, los reportes sobre especies exóticas invasoras en la Península Ibérica han aumentado de forma alarmante. Uno de los casos más recientes es el de la avispa o avispón asiático, también conocida como la “avispa asesina”, la cual se encuentra bien establecida en casi todo el norte de la península y cuya presencia en la misma ciudad de Barcelona fue confirmada hace pocos días.

¿Qué sabemos sobre esta especie? ¿Por qué recibe el sobrenombre de “asesina”?

1. ¿Cuál es su origen y cómo llegó hasta aquí?

La avispa asiática (Vespa velutina) es una avispa social originaria del sudeste asiático. Su presencia en Europa fue notificada por primera vez en 2004 en el suroeste de Francia, país en el que se encuentra ampliamente extendida actualmente. Según la mayoría de fuentes, es muy probable que hiciera su entrada accidental en el país mediante un barco de carga procedente de China, en el cual habrían llegado avispas reinas hibernantes.

Las asociaciones de apicultores de Guipúzcoa confirmaron su llegada a la Península Ibérica a través de los Pirineos en el año 2010. Y así empezó el periplo de esta especie por el norte de la península: fue detectada en Galicia en el año 2011, en el norte de Cataluña y algunas zonas aisladas de Aragón en 2012, en zonas muy concretas de La Rioja y en Cantabria en 2014 y en Mallorca, en 2015.

Mapa dinámico de José Luis Ordóñez – CREAF (Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals, Catalunya)

Paralelamente, la avispa asiática fue extendiéndose por Italia, Portugal, Alemania, Bélgica, Suiza y, puntualmente, el Reino Unido. Su presencia en Japón y Corea, donde también es invasora, ya había sido confirmada años atrás.

Fue detectada por primera vez en Cataluña en las comarcas situadas más al noreste de la comunidad, concretamente en el Alt Empordà, y en el año 2015 ya se habían detectado casi 100 nidos en toda su franja norte. Actualmente, la avispa asiática se encuentra bien extendida por las comarcas de las provincias de Girona y, en los últimos años, de Barcelona.

El 13 de julio de este mismo año (2018), fue corroborada por la Generalitat de Cataluña la presencia del primero nido de esta especie detectado en pleno centro de la ciudad de Barcelona, cerca del edificio histórico de la Universidad de Barcelona; previamente, también se habían detectado nidos en el Vallès Oriental y en el Baix Llobregat.

2. ¿Cómo la identificamos?

Se trata de avispas de entre 2-3,5 cm. Reinas y obreras presentan un aspecto idéntico salvo por el tamaño, siendo las obreras algo más pequeñas que las reinas.

La avispa asiática se caracteriza por los siguientes rasgos:

  • Tórax totalmente negro.
  • Abdomen principalmente oscuro, salvo por el 4º segmento, que es sobre todo amarillo.
  • Mitad anterior de las patas, negra, y mitad posterior, amarilla.
  • Parte superior de la cabeza, oscura; cara amarillo-rojiza.
Imagen dorsal y ventral de Vespa velutina. Imatge de Didier Descouens, Muséum de Toulouse, CC 3.0.

Si sospechas que pueda tratarse de una avispa asiática y quieres avisar a las autoridades, primero debes asegurarte de que cumple todas estas características. Esto es especialmente importante de cara a preservar especies autóctonas con las que la avispa asiática es fácilmente confundible, como el avispón europeo (Vespa crabro), entre otras.

Vespa crabro. Imagen de Ernie, CC 3.0.

3. ¿Y por qué “asesina”?

La avispa asiática no es ni más peligrosa, ni más venenosa ni más agresiva que otras avispas europeas. Así pues, ¿por qué se la conoce como la “avispa asesina”?

Esta especie caza principalmente abejas melíferas como alimento para sus larvas, las cuales pueden llegar a configurar más del 80% de su dieta; el porcentaje restante estaría compuesto de otros insectos. Las avispas adultas se sitúan en las entradas de las colmenas y cazan las abejas que quedan expuestas, incluso al vuelo. Una sola avispa puede capturar entre 25 y 50 abejas por día, a las que habitualmente descuartizan para quedarse únicamente con su tórax, que es la parte más nutritiva; es por esto por lo que también se las suele denominar “avispas carniceras”.

En Asia, algunas abejas coloniales han desarrollado mecanismos defensivos sorprendentes para librarse de sus depredadores: entre ellos, la formación de enjambres alrededor de la avispa para causarles un choque térmico mediante vibraciones.

En este vídeo, puedes ver como funciona este mecanismo (caso de abejas japonesas y avispón japonés):

En Europa, en cambio, estos mecanismos defensivos no han sido citados o bien utilizan otros que no son tan efectivos contra la avispa asiática como sí lo son contra el avispón europeo, el cual es menos voraz que su pariente asiática y sus nidos, más pequeños. Además, la inexistencia de depredadores naturales que regulen las poblaciones de la avispa asiática en Europa hace más fácil su expansión.

Durante años, distintas asociaciones de apicultores y científicos europeos han denunciado esta situación, pues las pérdidas económicas (producción de miel, cultivos, etc.), ecológicas y ambientales (pérdida de biodiversidad de insectos y plantas) debido a la muerte de las abejas han sido enormes.

4. ¿Cómo son sus nidos y qué debo hacer si detecto uno?

Los nidos de la avispa asiática suelen localizarse en árboles a gran altura (a diferencia del avispón europeo, que nunca los construye en las copas), aunque también se han encontrado algunos en edificios de zonas poco perturbadas y, raras veces, en el suelo. Se trata de nidos esféricos o en forma de pera con un crecimiento continuo a lo largo del año, un único orificio de entrada y salida en su tercio superior desde el que no se aprecian las celdas internas (con un orificio inferior desde el que se aprecian las celdas internas en los de avispón europeo), y que pueden alcanzar hasta 1m de altura y 80 cm de diámetro. Están construidos con un material similar al papel maché que las avispas fabrican mezclando fibras de madera u hojas masticadas y saliva.

Nido de avispa asiática. Imagen de Fredciel, CC 3.0.

En caso de detectar un nido, primero de todo se recomienda precaución y no precipitarse en las conclusiones: no te acerques demasiado (una distancia mínima de 5m), estudia la forma del nido y observa si hay individuos sobrevolándolo. Si encuentras algún ejemplar muerto (¡siempre sin acercarte al nido!), puedes intentar identificarlo. En cualquier caso, lo más recomendable es ser prudente y llamar al servicio de control de plagas del ayuntamiento de tu municipio o al 112 para que vengan a retirarlo.

5. ¿Existen métodos de prevención y control?

Actualmente, los métodos de prevención y control propuestos son, en esencia, los siguientes:

  • Protocolos para una detección de nidos más eficiente.
  • Detección precoz de la avispa mediante la colocación de trampas.
  • Red eficaz para comunicar la presencia de la avispa entre comunidades.
  • Destrucción de nidos.
  • Captura de reinas.
  • Mejorar el tratamiento del hábitat para limitar el asentamiento de la avispa y para mejorar los espacios para el asentamiento de abejas autóctonas.
  • Estudios para introducir posibles enemigos naturales.

En el siguiente enlace puedes descargarte el PDF elaborado por el Gobierno (2014) en el que se detallan estas estrategias y más datos sobre la biología de esta especie.

En los casos de especies invasoras, también es esencial la participación ciudadana. Es el caso de algunas asociaciones de apicultores, como la asociación Gallega de Apicultura (AGA) y su campaña Stop Vespa velutina, que realizan charlas divulgativas sobre esta especie y colocan trampas para controlar sus poblaciones; o los estudiantes de la Universidad de las Islas Baleares, que han desarrollado una aplicación móvil para controlar su expansión.

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Aunque poco a poco se va teniendo más conocimiento sobre esta especie, aún queda mucho trabajo por hacer. Veremos cómo evolucionan sus poblaciones en los próximos años.

Imagen de portada de Danel Solabarrieta en Flickr, CC 2.0.

 

Los insectos sienten a través de las antenas

Los insectos perciben su entorno a través de distintos órganos; entre ellos, las antenas. Las hay de distintas formas y tamaños, y cada grupo presenta unos determinados modelos (algunos con formas realmente sorprendentes). Os invitamos a conocer su origen, funciones y diversidad a través de este artículo.

El origen de las antenas

Las antenas son apéndices pares con función sensorial situados en la parte anterior del cuerpo de los artrópodos. A excepción de los quelicerados (arañas, escorpiones…) y los proturos (grupo dentro de los hexápodos no-insectos), todos los artrópodos, ya sean crustáceos, hexápodos (dipluros, colémbolos e insectos), miriápodos (ciempiés, milpiés) y los extintos trilobites, presentan antenas en su fase adulta.

En los crustáceos, las antenas aparecen en los dos primeros segmentos de la cabeza: un primer par, conocidas como antenas primarias o anténulas, y un segundo par más largas conocidas como antenas secundarias o simplemente antenas. Por lo general, las antenas secundarias son birramias (se dividen en dos ramas principales), aunque algunos grupos de crustáceos han sufrido modificaciones y las presentan uniramias (una sola rama) o reducidas.

Tipos de antenas en los crustáceos. Imagen extraída de Wikipedia (link).

En cambio, el resto de artrópodos tan sólo presenta un par de antenas unirramias. Los hexápodos (como los insectos), los cuales estarían muy emparentados con los crustáceos formando el grupo de los pancrustáceos según apoyan diversos estudios moleculares, sólo habrían conservado el par secundario de antenas propio de los crustáceos.

Según algunos autores, las antenas son verdaderos apéndices; es decir, se formarían durante el desarrollo embrionario a partir de un segmento corporal igual que lo hacen las patas. Sin embargo, este segmento situado en la cabeza habría evolucionado hasta quedar reducido y desplazado, siendo ahora indetectable. Además, y de igual manera que las patas, las antenas también pueden regenerase.

¿Cómo sienten los insectos a través de las antenas?

Y bien, ¿qué quiere decir exactamente este título?

Microscópicamente, las antenas están cubiertas de pequeños pelos que reciben el nombre de sensilas y que nada tienen que ver con el pelo de los mamíferos, pues se componen de quitina (y no de queratina) igual que el resto del cuerpo del insecto.

Imagen de arriba: antena bajo microscopio electrónico. Imagen de abajo: detalle de los diferentes tipos de sensilas. Ambas imágenes extraídas de cronodon.com.

Aunque a simple vista puedan parecer idénticas, existen diferentes tipos de sensilas: las quimioreceptoras presentan un canal en su interior a través del cual captan distintas moléculas que se encuentran en el ambiente (olor, sabor, e incluso feromonas), mientras que las mecanoreceptoras son retráctiles y se hunden al menor contacto o roce (chocar con un obstáculo, viento, etc.) o al cambiar de posición respecto al suelo (en este caso, reciben el nombre de propioceptores).

Es decir, los insectos saborean, huelen, sienten el tacto y se comunican en parte a través de las antenas, lo que les permite recabar información acerca de fuentes de alimento, parejas potenciales (feromonas), enemigos, sustancias peligrosas (por ejemplo, una planta tóxica), lugares donde anidar o rutas migratorias (como en el caso de la mariposa monarca, la cual obtiene mucha información sobre la ruta a seguir a través de las antenas). Otros órganos, como las patas, los palpos e incluso a veces el ovopositor (órgano para depositar los huevos), también contienen células sensoriales.

En el interior y en la base de estas sensilas, existen neuronas sensoriales que conectan con el cerebro; concretamente, una parte conocida como deutocerebro. En el caso de las sensilas quimioreceptoras, las moléculas se unen a unos receptores específicos que envían señales nerviosas a través de estas neuronas al centro cerebral encargado de procesar esta información: el lóbulo antenal. Este lóbulo sería similar al bulbo olfatorio de los vertebrados.

Tipos de antenas en los hexápodos

A excepción de los proturos, que no presentan antenas, los dipluros, los colémbolos y los insectos (hexápodos) desarrollan diferentes tipos de antenas. Éstas se dividen en dos grupos:

  • Antenas de tipo segmentado: colémbolos y dipluros. Cada segmento de la antena presenta un juego muscular que lo mueve de forma independiente.
  • Antenas de tipo anillado o flagelado: insectos. Únicamente el primer segmento situado en la base en unión con la cabeza (el escapo) presenta musculatura propia, por lo que el movimiento de toda la antena depende completamente de esta pieza.

Partes de las antenas en los insectos

Los tres elementos básicos que forman las antenas de los insectos son:

Antena de una avispa inquilina del género Synergus (Hymenoptera). Imagen de Irene Lobato.

1) Escapo: segmento basal que articula con la cabeza y el único con musculatura propia. El espacio situado en la cabeza donde se ancla el escapo recibe el nombre de torulus.

2) Pedicelo: segundo segmento antenal después del escapo. Este segmento es de vital importancia en los insectos dado que en su interior se localiza el órgano de Johnston, un conjunto de células sensoriales. Este órgano está ausente en los hexápodos no-insectos (colémbolos, dipluros).

3) Flagelo: conjunto del resto de segmentos que forman la antena, y que individualmente reciben el nombre de flagelómeros. Dichos flagelómeros están conectados por membranas que permiten su movimiento a pesar de no tener musculatura propia.

¡Mil y una formas de antenas!

A partir de este patrón base (escapo + pedicelo + flagelo), cada grupo de insectos ha desarrollado una o más formas de antenas en función de su forma de vida:

  • Aristadas

Son antenas muy reducidas en forma de saco y una cerca o arista plumosa que nace de su segmento terminal.

Ejemplo: modelo muy extendido entre las moscas (Diptera).

Izquierda: imagen de M. A. Broussard, CC 4.0; derecha: imagen de una mosca de la familia Sarcophagidae de JJ Harrison, CC 1.0.
  • Aserradas

Cada segmento presenta un lateral anguloso o puntiagudo que da a la antena un aspecto de sierra.

Ejemplo: algunos escarabajos (Coleoptera).

Izquierda: imagen de M. A. Broussard, CC 4.0; derecha: imagen de un escarabajo de la familia Chrysomelidae de John Flannery, CC 2.0.
  • Capitadas

Las antenas capitadas se ensanchan abruptamente en su extremo.

Ejemplo: mariposas (Lepidoptera), algunos escarabajos (Coleoptera).

Izquierda: imagen de M. A. Broussard, CC 4.0; centro: imagen de un escarabajo de la especie Platysoma moluccanum de Udo Schmidt, CC 2.0; izquierda: mariposa, dominio público.
  • Claviformes

A diferencia de las anteriores, las antenas claviformes se hacen progresivamente más gruesas en su extremo.

Ejemplo: polillas (Lepidoptera), escarabajos enterradores (coleópteros carroñeros de la familia Silphidae).

Izquierda: imagen de M. A. Broussard, CC 4.0; derecha: escarabajo de la especie Thanatophilus sinuatus (Silphidae) de Wim Rubers, CC 3.0.
  • Estiladas

Similar a las antenas filiformes (ver más abajo), pero con la diferencia que los segmentos terminales se estrechan repentinamente en forma de hilo fino y puntiagudo (el “estilo”), pudiendo presentar setas (pelos) o no.

Ejemplo: moscas braquíceras (Diptera).

Izquierda: imagen de M. A. Broussard, CC 4.0; derecha: imagen de un díptero braquícero de la familia Asilidae de Opoterser, CC 3.0.
  • Filiformes

Es la forma más simple de antenas: alargadas, delgadas y con segmentos de tamaño y forma prácticamente idénticos.

Ejemplo: cucarachas (Blattodea), saltamontes y grillos (Orthoptera), escarabajos longicornes (Cerambycidae, Coleoptera), chinches (Heteroptera).

Izquierda: imagen de M. A. Broussard, CC 4.0; derecha: cucaracha de la especie Periplaneta americana de Gary Alpert, CC 3.0.
  • Flabeladas

De aspecto similar a las antenas pectinadas y a las lameladas (ver más adelante), pero con la diferencia de que las proyecciones laterales de los segmentos son mucho más finas y aplanadas, con un aspecto similar a un abanico de papel y ocupan toda la antena (no sólo los últimos segmentos como en las lameladas). Los machos presentan este tipo de antenas para aumentar la superficie que capta feromonas.

Ejemplo: escarabajos (Coleoptera), avispas (Hymenoptera) y polillas (Lepidoptera).

Macho de escarabajo del género Rhipicera. Imagen de Jean and Fred, CC 2.0.
  • Geniculadas

Presentan una doblez o articulación, hecho que da a la antena un aspecto de articulación de rodilla. El primer segmento antenal (escapo) suele estar antes de la articulación, tras la cual vendrían el resto de segmentos que, en este caso, reciben en conjunto el nombre de funículo.

Ejemplo: algunas abejas y avispas, muy marcado en parasitoides (Hymenoptera), escarabajos curculiónidos (Curculionidae, Coleoptera).

Izquierda: imagen de M. A. Broussard, CC 4.0; derecha: imagen de una avispa parasitoide de la especie Trissolcus mitsukurii, dominio público.
  • Lameladas

Los segmentos terminales se alargan hacia uno de los laterales formando unas proyecciones aplanadas que encajan unas con otras, lo que da a estas antenas un aspecto de abanico.

Ejemplo: escarabajos de la familia Scarabaeidae (Coleoptera).

Izquierda: imagen de M. A. Broussard, CC 4.0; derecha: imagen de un coleóptero de la familia Scarabeidae de dominio público.
  • Moniliformes

A diferencia de las antenas filiformes, los segmentos antenales son más o menos redondos y de tamaño similar, lo que da a la antena un aspecto de collar de perlas.

Ejemplo: termitas (Isoptera), algunos escarabajos (Coleoptera).

Izquierda: imagen de M. A. Broussard, CC 4.0; derecha: imagen de una termita de Sanjay Acharya, CC 4.0.
  • Pectinadas

Los segmentos son alargados en un lateral, dando a la antena un aspecto de peine.

Ejemplo: sínfitos o moscas portasierra (Hymenoptera), avispas parasitoides (Hymenoptera), algunos escarabajos (Coleoptera).

Izquierda: imagen de M. A. Broussard, CC 4.0; derecha: imagen de un coleóptero de la familia Lycidae de John Flannery, CC 2.0.
  • Plumosas

Como su nombre indica, estas antenas parecen plumas, puesto que sus segmentos presentan ramificaciones finas. Al aumentar la superficie antenal, aumenta la capacidad para detectar moléculas en suspensión, como es el caso de las feromonas.

Ejemplo: machos de mosquito (Diptera) y de polilla (Lepidoptera).

Izquierda: imagen de M. A. Broussard, CC 4.0; derecha: macho de una polilla del género Polyphemus de Megan McCarty, CC 3.0.
  • Setiformes

Estas antenas tienen forma de cerda, siendo alargadas y más estrechas hacia su extremo. Similares a las filiformes, pero más finas.

Ejemplo: efemerópteros (Ephemeroptera), libélulas y caballitos del diablo (Odonata).

Izquierda: imagen de M. A. Broussard, CC 4.0; derecha: imagen de una libélula, dominio público.

Puedes leer más sobre ellas en este y este enlace, o ver la galería de fotografías de antenas de John Flannery.

Imagen de portada de Jean and Fred, CC 2.0.

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Si conoces más tipos de antenas o alguna curiosidad acerca de sus funciones, ¡no dudes en dejar un comentario!

¿Qué pasaría en un mundo sin abejas?

En los últimos años, la idea de un mundo sin abejas ha trascendido numerosas esferas sociales; así, lo que antes preocupaba únicamente a los científicos ha pasado a ocupar un puesto de relevancia entre los temas de actualidad. Tanto es así, que a finales de 2017 la Unión Europea decidió tomar cartas en el asunto a fin de evitar este trágico desenlace.

¿Por qué sería un problema que desaparecieran las abejas? ¿y cuáles son las medidas tomadas por la Unión Europea ante esta problemática?

Sobre el DDT y Rachel Carson

El uso de pesticidas ha formado parte de las prácticas agrícolas desde hace miles de años. Inicialmente, era común el uso de sustancias orgánicas e inorgánicas sin adulterar, como los compuestos de sulfuros, mercurio o arsénico. Sin embargo, su elevada toxicidad los llevó al desuso. A mediados del siglo XX, concretamente en la década de 1950, se disparó la aplicación de pesticidas sintéticos, siendo el DDT la máxima expresión del uso indiscriminado de un insecticida hasta la fecha. Dada su acción generalista y su supuesta baja toxicidad directa en plantas y mamíferos, era usado en todo tipo de ámbitos: para eliminar los insectos en el hogar, fumigar jardines o controlar plagas agrícolas.

Arriba, portada de un folleto sobre el DDT publicado en 1947 por el Departamento de Agricultura de EUA (fuente). Abajo, niños en una piscina rociados con DDT como estrategia para combatir la polio, la cual se creía que era transmitida por un mosquito (fuente).

El DDT resultaba muy efectivo ante insectos vectores de enfermedades mortales como la malaria, la fiebre amarilla o el tifus, hecho que lo convirtió en otro miembro más de la familia.

El uso indiscriminado de este y otros pesticidas, sin embargo, empezó a generar problemas graves de salud en humanos y en el medio ambiente, ya que muchos de estos productos se bioacumulaban y contaminaban el suelo, las plantas y sus semillas, e impactaban finalmente en niveles superiores de las redes tróficas (mamíferos, aves, peces, etc.). El uso indiscriminado de pesticidas y sus terribles consecuencias fueron denunciados por Rachel Carson en su publicación “Silent Spring” (Primavera Silenciosa), distribuida en 1962.

Silent Spring, de Rachel Carson (fuente).

Desde Carson a los neonicotinoides

Desde que Rachel Carson denunciara el uso abusivo de pesticidas, el mundo ha presenciado el nacimiento de nuevas sustancias para combatir las plagas agrícolas. Desde entonces, el rumbo de las investigaciones ha sido obtener productos menos tóxicos y más selectivos a fin de minimizar los impactos sobre la salud humana y ambiental. ¿Podríamos decir que ha sido un éxito?

Sí…y no. Si bien su uso dejó de ser tan indiscriminado y se apostaba por el uso de productos más selectivos, aún había algunos frentes abiertos. Frentes que seguirían presentes hasta la actualidad.

Entre 1980 y 1990, las empresas Shell y Bayer empezaron a trabajar en la síntesis de un nuevo surtido de pesticidas para dar solución a las resistencias que los insectos habían generado a ciertas sustancias usadas hasta la fecha: los neonicotinoides. Los neonicotinoides son una familia de insecticidas con una estructura molecular similar a la nicotina que actúan directamente sobre el sistema nervioso central de los insectos, revolucionarios por su elevada especificad sobre estos organismos y su baja toxicidad en mamíferos y aves en comparación a sus predecesores más famosos (organoclorados, como el DDT, y carbamatos). El neonicotinoide más usado a nivel mundial es el imidacloprid, siendo además uno de los pesticidas más usados actualmente.

Sin embargo, más allá de hacerse famosos por su efectividad, los neonicotinoides empezaron a levantar polvareda por su supuesta relación con la desaparición de las abejas.

¿Cómo afectan estos pesticidas a las abejas?

Desde hace ya algunos años (aprox. 2006 en adelante) que los neonicotinoides están en el punto de mira de los científicos al tratarse de unos de los principales sospechosos de la desaparición de las abejas. Sin embargo, no ha sido hasta la actualidad que se ha reconocido algo que la comunidad científica llevaba denunciando desde hace años: que los neonicotinoides causan un impacto mayor del que se creía.

Abejas muertas delante de una colmena. Imagen de dominio público.

A diferencia de otros pesticidas que permanecen en la superficie de las plantas, diversos estudios afirman que los neonicotinoides son asimilados por sus tejidos, acumulándose en raíces, hojas, flores, polen y néctar; por otro lado, las semillas tratadas con estos productos liberan residuos en forma de polvo que se distribuyen por el aire y las plantas que derivan de éstas acumulan una mayor cantidad de pesticida (tal y como comenta Nature en esta publicación). Esto hace que las abejas (entre otros insectos polinizadores) estén expuestas a elevados niveles de residuos, tanto en los propios campos como en las zonas circundantes en las que se alimentan. Estos mismos estudios han revelado, aunque con menor respaldo, que estos productos pueden llegar a persistir y acumularse en el suelo, pudiendo afectar a futuras generaciones de cultivos.

Los efectos negativos sobre las abejas que se han asociado a los neonicotinoides son, entre otros:

  • Alteración del sistema inmune, menor capacidad para sobrevivir al invierno y menor capacidad reproductiva (tanto individual como colonial), afectando especialmente al éxito reproductivo en abejas solitarias (según este reciente estudio publicado en Science).
  • Posible alteración sobre los hábitos y las rutas de búsqueda de alimento (desorientación) tanto en abejas solitarias como coloniales, así como sobre la comunicación entre miembros de abejas coloniales.
  • Efectos negativos potenciados por interacción con otros pesticidas.
  • Contribución al CCD (Colony Collapse Disorder). Este fenómeno se caracteriza por la desaparición masiva de las abejas obreras de una colonia, las cuales dejan atrás a la reina junto con alimento, sus larvas y algunas abejas que cuidan de ellas. Este fenómeno ha sido registrado numerosas veces a lo largo de la historia, el último de los cuales en EUA en 2006, cuando una gran cantidad de colonias de abejas melíferas (Apis mellifera) empezaron a colapsar (hasta el 2013, se estima la pérdida de hasta 10 millones de colmenas, casi 2 veces más de lo que es considerado normal). El CCD es un fenómeno multifactorial, en el que la acción de los pesticidas sólo sería uno de tantos.

A los efectos negativos de los pesticidas se le unen el cambio climático (cambios en los regímenes hídricos y de temperatura), menor cantidad de alimento y los cambios en el uso del suelo.

¿Qué ocurriría si desaparecieran las abejas?

Las abejas coloniales son las más famosas entre las abejas; sin embargo, sólo suponen un modesto porcentaje dentro de la gran diversidad de abejas conocidas, muchas de las cuales son formas solitarias que construyen sus nidos en pequeñas cavidades. La importancia ecológica de las abejas solitarias es igual o mayor que la de las abejas melíferas y, sin embargo, el efecto que los neonicotinoides tienen sobre ellas está mucho menos estudiado. En conjunto, las abejas son de los organismos polinizadores más eficientes.

Abeja solitaria entrando en su nido. Imagen de dominio público.

Según este estudio realizado en territorio alemán y publicado en PLOS One a finales del 2017, gran parte de la diversidad y hasta un 75% de la biomasa de insectos voladores (incluyendo numerosos polinizadores) habría disminuido en las últimas tres décadas debido a la interacción de numerosos factores, valores que podrían extrapolarse a casi todo el mundo.

¿Qué pasaría si las abejas, tanto coloniales como solitarias, desaparecieran?

  • Desaparición de cultivos. La producción de muchos cultivos, como la de árboles frutales, frutos secos, especias y algunos aceites, depende completamente de los polinizadores. Las abejas serían, entre ellos, los más importantes.
  • Disminución de la diversidad y biomasa de plantas salvajes. Hasta un 80% de plantas salvajes dependen de la polinización por insectos para reproducirse, como es el caso de muchas aromáticas. La disminución de superficie vegetal conduciría a graves problemas de erosión y desertización.
  • Menor reciclaje de nutrientes del suelo. Con la desaparición de las plantas, el lavado y deposición de nutrientes del suelo iría a la baja.
  • Menor control biológico de plagas. Algunas abejas solitarias son parasitoides de otras abejas solitarias y de otros grupos de insectos (enemigos naturales); su ausencia podría disparar la recurrencia de ciertas plagas.
  • Efectos negativos sobre niveles tróficos superiores. Posiblemente, la desaparición de las abejas se traduzca en una disminución de la diversidad y biomasa de algunas aves que incluyen a las abejas en su dieta. Esto sin contar con los consiguientes efectos en cadena dentro de las redes tróficas.
  • Desaparición de productos derivados, como la miel o la cera.

La UE prohibe el uso de neonicotinoides

Dada esta situación, distintos gobiernos han tratado de limitar desde hace algunos años el uso de pesticidas como parte de las acciones para frenar el declive de las poblaciones de abejas y las consiguientes pérdidas económicas. Por poner algunos ejemplos, desde 2006 la biomasa de abejas melíferas ha disminuido un 40% en EUA, un 25% en Europa desde 1985 y un 45% en Reino Unido desde 2010, según datos publicados por Greenpeace.

Hasta la fecha, las medidas más restrictivas simplemente limitaban el uso de los neonicotinoides en ciertas situaciones o épocas del año. Pero a principios de 2018, la UE, tras la elaboración de un minucioso informe basado en más de 1500 estudios científicos realizado por la EFSA (Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria), decidió prohibir definitivamente el uso de los tres neonicotinoides más usados en un periodo máximo de 6 meses en todos sus estados miembros tras demostrar que dañaban a las abejas: imidacloprid, clotianidina y tiametoxam.

¿Se cumplirán los objetivos de este informe? Habrá que esperar…

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Aunque lentamente, la lucha contra el uso abusivo de los pesticidas va dando sus frutos. Sin embargo, habrá que ver si el vacío dejado por algunos productos es llenado con otros o si se apuesta por adoptar modelos agrícolas más amistosos con el medio ambiente.

Imagen de portada obtenida de [link].

Algunos insectos y otros artrópodos que no deberías confundir

A través de las redes sociales se comparten con demasiada frecuencia noticias y artículos poco contrastados o sensacionalistas sobre insectos y otros artrópodos. Muchos de estos enlaces dan información poco ajustada y generan confusión entre los usuarios aficionados, llevando a malas identificaciones, a confundir unos organismos con otros y a generar rechazo o alarmismos innecesarios.

En este artículo, te presentamos un pequeño listado de insectos y otros artrópodos que suelen confundirse y te explicamos cómo diferenciarlos. ¡Que no te den gato por liebre!

Arañas VS “Cualquier cosa que se les parezca”

Probablemente las arañas (Orden Araneae) sean de los artrópodos que más inquietudes despiertan por dos motivos: pueden picar y hay muchos organismos que se les parecen. Así pues, es bastante comprensible que la gente tenga dudas de cualquier organismo que presente ocho patas largas y cara de pocos amigos.

Sin embargo, la mayoría de organismos similares a las arañas no son venenosos ni construyen telarañas:

Opiliones: a diferencia de otros arácnidos, los opiliones (Orden Opiliones) carecen de un estrechamiento o cintura que divida su cuerpo en dos partes (prosoma y opistosoma), por lo que a simple vista parecen “una bola con patas”. Además, sólo presentan un par de ojos centrales muy cercanos entre sí. Tampoco presentan glándulas venenosas ni hileras para la síntesis de seda, por lo que no pueden picar ni construir telarañas. Son habituales en lugares húmedos, cuevas y zonas cercanas a riachuelos, así como en cultivos. Suelen confundirse con arañas de la familia Pholcidae por la longitud de sus patas.

Araña de la especie Pholcus phalangioides (Pholcidae) (Imagen de Olaf Leillinger, CC 2.5)
Opilión (Imagen de Dalavich, CC 3.0)

Solífugos: también conocidos como arañas camello, los solífugos (Orden Solifugae) son unos arácnidos tropicales algo particulares, ya que presentan el cuerpo claramente segmentado y unos grandes quelíceros proyectados hacia delante. Sin embargo, y a pesar de la amenazadora apariencia de sus quelíceros, no son venenosos (aunque su mordedura puede ser dolorosa). Tampoco construyen telarañas. Habitan lugares áridos o desérticos; muchos son nocturnos, y los diurnos se mueven activamente en busca de sombras para huir del sol (de ahí su nombre).

Araña camello o solífugo (Imagen de Swen Langel, CC 2.0).

Amblipigios: los amblipigios (Orden Amblypygy) son típicamente tropicales. A pesar de su aparente agresividad, son inofensivos dado que carecen de glándulas venenosas. Sus pedipalpos son grandes, llenos de espinas y acaban en pinza, mientras que el primer par de patas es extremadamente largo, muy fino y articulado. No construyen telarañas y son nocturnos.

Amblipigio (Imagen de José Eugenio Gómez Rodríguez en Flickr, CC 2.0)

Cochinillas de la humedad VS Milpiés

Eres un niño y estás jugando en el campo o un parque y, de repente, bajo una piedra o un tronco húmedo encuentras un pequeño animal con muchas patas y que se hace una bola al tocarlo. Seguro que a más de uno le resulta familiar esta escena.

Bicho bola o cochinilla de la humedad. Las cochinillas pertenecen al suborden Oniscidea, formado por crustáceos terrestres (Orden Isopoda). Su exoesqueleto es rígido, segmentado y calcáreo, y habitan lugares húmedos.

Armadillidium vulgare, Oniscidea (Imagen de Franco Folini, CC 2.5)

Los oniscídeos de la familia Armadillidae, como las cochinillas de la humedad, se confunden fácilmente con los Oniscomorpha, un superorden de milpiés (Subfilo Myriapoda, Clase Diplopoda) de cuerpo corto y de apariencia externa muy similar a los oniscídeos fruto de una evolución convergente. Igual que las cochinillas, también adoptan forma de bola para protegerse.

Glomeris marginata, Oniscomorpha (imagen de Stemonitis, CC 2.5).

Para diferenciarlos, basta con contar las patas que se observan por segmento: si sólo presenta un par (una a cada lado), es una cochinilla; si presenta dos pares (dos a cada lado), es un milpiés.

Abejas y avispas VS Sírfidos

En este artículo tratamos en detalle las diferencias más relevantes entre abejas y avispas (Orden Hymenoptera). En esta ocasión, os presentamos a los sírfidos (Orden Diptera, Suborden Brachycera, Familia Syrphidae), unas moscas que guardan un parecido razonable con estos himenópteros.

La similitud de los sírfidos con abejas, avispas y abejorros constituye un claro ejemplo de mimetismo batesiano, del cual hablamos ampliamente en esta entrada sobre el mimetismo animal.  En este caso, además, su mimetismo va más allá de la coloración, pues algunos imitan el vuelo y el zumbido de estos himenópteros.

Sírfido (Imagen de dominio público, CC0).
Abeja melífera (Imagen de Andy Murray en Flickr, CC 2.0)

Para diferenciarlos, basta con fijarse en los ojos, las antenas y las alas: los sírfidos, como moscas que son, presentan unos ojos muy grandes que ocupan gran parte de la cabeza, unas antenas muy cortas de ocho o menos segmentos (a veces casi inapreciables) y un solo par de alas para volar (el segundo par está reducido formando unos órganos de equilibro diminutos, los halterios), mientras que abejas y avispas presentan unos ojos más reducidos que ocupan sólo los laterales de la cabeza, unas antenas más largas, con diez o más segmentos y dos pares de alas funcionales. Además, las hembras de sírfido no presentan el abdomen terminado en aguijón, así que son inofensivas.

Mariquitas VS Pyrrhocoris apterus

Si buscáis en Internet imágenes de mariquitas, seguro que alguna vez os habéis encontrado con fotografías de este insecto:

Imagen de dominio público (CC0)

Este pequeño insecto es Pyrrhocoris apterus, muy frecuente en el Paleártico (desde Europa hasta China), y citado también en USA, América Central y en la India. Es fácil de observar sobre las malvas (Malva sylvestris), de las cuales ingiere la savia y las semillas, y normalmente aparece en grandes grupos dado su comportamiento gregario (especialmente sus formas inmaduras).

Las mariquitas son escarabajos (Orden Coleoptera) de cuerpo globoso, su alimentación es esencialmente carnívora (pulgones) y pueden volar. Su primer par de alas está endurecido (élitros) formando una especie de caparazón que esconde el segundo par de alas membranoso.

Mariquita de la especie Coccinella septempunctata (Imagen de dominio público, CC0)

En cambio, Pyrrhocoris apterus es una chinche (Orden Heteroptera) de cuerpo deprimido, fitófaga y, al contrario que las mariquitas y otras chinches, no puede volar. Además, no presentan un caparazón endurecido.

Mantis VS Mantíspidos

En esta entrada hablamos ampliamente sobre las mantis (Orden Dyctioptera), las cuales son a primera vista muy similares a este insecto:

Mantispa styriaca (Imagen de Gilles San Martin en Flickr, CC 2.0)

Este insecto pertenece a la familia de los mantíspidos (Orden Neuroptera, Familia Mantispidae), la cual está muy bien representada en países tropicales y subtropicales, y con tan sólo algunas especies conocidas de Europa. Presentan unas patas anteriores raptoras que recuerdan a las de las mantis y con las que sujetan a sus presas, las cuales suelen ser insectos de cuerpo blando.

Los neurópteros, como los mantíspidos, las crisopas o las hormigas león, presentan dos pares de alas de tamaño similar con una venación muy compleja y ramificada. En los mantodeos, en cambio, las primeras son más pequeñas y endurecidas que las segundas, las cuales son grandes y membranosas; además, no presentan una venación tan compleja.

Mantis (Imagen de Shiva shankar, CC 2.0)

Los mantíspidos de los géneros Climaciella y Entanoneura tienen una coloración y un aspecto similar a una avispa, pero son totalmente inofensivos.

Climaciella brunnea (Imagen de Judy Gallagher en Flickr, CC 2.0)

Mosquitos VS Típulas

Seguro que alguna vez has visto una especie de mosquito gigante, de varios centímetros de longitud, y te has asustado pensando en su picadura. Pues bien, no hace falta que te asustes más.

Estos grandes “mosquitos” (Orden Diptera) se conocen como típulas (Familia Tipulidae) y son totalmente inofensivas (y algo torpes). Se distribuyen por todo el mundo y suelen habitar lugares húmedos, como prados y riachuelos. En su forma adulta, se alimentan de néctar o no se alimentan (¡no succionan sangre!), y se dedican exclusivamente a la búsqueda de pareja. Las hembras presentan el abdomen con una terminación que recuerda a un aguijón, hecho que les da un aspecto amenazador; sin embargo, tan sólo se trata del ovopositor con el que realizan la puesta.

Típula (Imagen de Irene Lobato Vila)

Libélulas VS Caballitos del diablo

Ambos grupos pertenecen al Orden Odonata y tienen un aspecto y unos hábitos bastante similares, siendo frecuentes en zonas con aguas estancas o poco móviles.

Unas 2/3 partes de los Odonata son libélulas (suborden Anisoptera), mientras que casi todo el resto son caballitos del diablo (suborden Zygoptera). Una forma rápida y eficaz de diferenciarlos es mediante la observación de sus alas en reposo: en las libélulas, éstas quedan extendidas en posición horizontal con el suelo (no las pliegan), mientras que, en los caballitos del diablo, éstas quedan plegadas en posición vertical.

Por otro lado, los ojos de las libélulas son grandes y se tocan en el vértice de la cabeza, de la cual ocupan una gran superficie, mientras que los de los caballitos del diablo son más pequeños y laterales.

Libélula (Imagen de dominio público, CC0)
Caballito del diablo (Imagen de Xosema, CC 4.0)

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Si conoces más insectos u otros artrópodos que generen confusión, ¡no dudes en comentárnoslo!

Referencias

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Artrópodos venenosos y tóxicos: ¿cuáles son y en qué se diferencian?

Después de los posts sobre mamíferos, peceslagartos venenosos, desde All you need is Biology os traemos un artículo sobre artrópodos venenosos y tóxicos. Sigue leyendo para saber en qué se diferencian y cuáles generan este tipo de sustancias (y cómo lo hacen). ¡Te sorprenderá!

Animal venenoso vs tóxico

Aunque solemos usar estos términos como sinónimos, ¿significan realmente lo mismo? La respuesta es NO.

Un animal venenoso presenta órganos o elementos (colmillos, dientes, aguijones) para inocular veneno activamente con el fin de atacar o defenderse; en cambio, un animal tóxico no presenta órganos para la inoculación directa, sino que la sustancia tóxica es generada en ciertos tejidos o glándulas especializadas (o adquirida a través de la dieta) y liberada pasivamente como defensa; a veces, la toxina simplemente está presente en el cuerpo del organismo, actuando como mecanismo contra la depredación.

A pesar de estas diferencias, tanto venenos como toxinas pueden causar efectos muy similares, hecho que depende de su modo de acción, de la cantidad asimilada y de las características de la víctima. Sus efectos en humanos pueden ir desde una simple irritación o enrojecimiento de la piel (sustancias irritantes) a graves afectaciones sistémicas en caso de venenos potentes.

Artrópodos venenosos y tóxicos

Arácnidos

Los arácnidos (subfilo Cheliceromorpha) incluyen a dos de los grupos de artrópodos venenosos por excelencia: las arañas y los escorpiones. Ambos presentan órganos especializados para la inyección del veneno que usan tanto para cazar como para defenderse.

  • Arañas

Los órganos responsables de la inoculación del veneno en las arañas son los quelíceros, unos apéndices bucales propios de los queliceromorfos situados por delante de la boca que usan para agarrar el alimento. Los quelíceros de las arañas tienen asociada una glándula venenosa y terminan en forma de colmillo. Los colmillos de las arañas presentan un canal interno que finaliza en un orificio, permitiendo que el veneno procedente de las glándulas venenosas viaje a través de ellos y sea inoculado en el cuerpo de la víctima de forma similar a como lo haría una aguja hipodérmica.

Las arañas presentan la forma más evolucionada de quelíceros: los quelíceros en navaja. Cuando amenazan con picar, éstos se separan del cuerpo y los colmillos se elevan y abren como una navaja plegable. 

Detalle de los quelíceros de una araña. Imagen de dominio público (CC0) extraída de pixabay.

Entre las más venenosas para el ser humano se encuentran las arañas australianas de los géneros Atrax, Hadronyche y Illawarra (conocidas como “funnel-web spiders” por la forma de embudo de sus telarañas), cuyo veneno afecta a los canales de sodio de las células dando lugar a una liberación masiva de neurotransmisores.

“Funnel web spider”de la especie Hadronyche cerberea. ¿Te has fijado en la gota de veneno en el extremo de su quelícero?. Imagen de Alan Couch en Flickr (CC 2.0).
  • Escorpiones

El órgano inoculador en los escorpiones es el telson, una pieza situada al final del abdomen de muchos artrópodos que, en este caso, está transformado en un aparato venenoso terminado en aguijón. Igual que los quelíceros de las arañas, el telson de los escorpiones está asociado a glándulas venenosas y la inoculación del veneno tiene lugar mediante la inyección del aguijón.

Alacrán rayado de la corteza (Centruroides vittatus), una especie común en el centro de EUA y norte de México. En rojo, el telson finalizado en aguijón. Imagen de dominio público (CC0).

Los escorpiones usan el veneno para cazar, el cual suele ser rico en neurotoxinas que causan alteraciones severas en el sistema nervioso central y periférico de sus presas por disociación de los sistemas simpático y parasimpático. En humanos, el veneno puede causar desde dolor local intenso hasta arritmias cardíacas o edemas pulmonares, como en el caso de la especie india Hottentotta tamulus, considerada una de las más venenosas.

¡ALERTA!: No todos los arácnidos y grupos relacionados presentan glándulas venenosas; p. ej. opiliones, solífugos o arañas camello y amblipigios NO son venenosos.

De izquierda a derecha: opilión (imagen de Daniel Jolivet en Flickr, CC2 .0), solífugo (CC 3.0) y amblipigio (imagen de Geoff Gallice en Flickr).

Miriápodos

Los miriápodos (subfilo Myriapoda) se dividen en milpiés (clase Diplopoda) y ciempiés (clase Chilopoda), y ambos generan sustancias venenosas.

  • Milpiés

Los milpiés, caracterizados por presentar un cuerpo dividido en muchos segmentos con dos pares de patas en casi todos ellos, son esencialmente detritívoros e inofensivos. Sin embargo, generan sustancias irritantes o tóxicas (alcaloides, benzoquinonas, fenoles) como mecanismo defensivo. Estas sustancias pueden ser cáusticas, quemando el exoesqueleto de insectos depredadores o causando quemaduras en la piel y mucosas de animales más grandes.

Las toxinas de los milpiés se generan en unas glándulas situadas en cada segmento de su cuerpo conocidas como odoríferas o repugnatorias, y su liberación puede tener lugar bien por compresión del organismo (p. ej., cuando se lo van a comer) o a través de unos orificios situados en los laterales de cada segmento.

A simple vista, las glándulas, situadas en los laterales del cuerpo, son difíciles de observar. Imagen de Thomas Shahan en Flickr (CC 2.0).

CURIOSIDAD: los lémures negros de Madagascar (Eulemur macaco) recogen milpiés y, tras morderlos y estimular sus glándulas, se los frotan por todo el cuerpo para cubrirse de las sustancias que liberan, las cuales actúan como repelente de insectos.

Puedes verlo en este vídeo de National Geographic. Te recomendamos que lo veas hasta el final. ¡Te divertirá el resultado!

  • Ciempiés

Los ciempiés, cuyo cuerpo está menos segmentado y cada segmento presenta un solo par de patas, son carnívoros y venenosos. En este caso, los órganos para inocular el veneno son las forcípulas, unas pinzas muy desarrolladas derivadas de la transformación del primer par de patas que clavan en el cuerpo de las presas o de potenciales enemigos. Dichas forcípulas están ligadas a unas glándulas venenosas situadas en el tronco del individuo.

Detalle de las forcípulas de Scolopendra cingulata. Imagen de Eran Finkle (CC 3.0).

El grupo que causa más picaduras es el género Scolopendra, aunque su veneno en los humanos, si bien es algo doloroso, no genera demasiadas complicaciones clínicas.

Insectos

A pesar de su diversidad, la clase Insecta incluye pocos organismos muy tóxicos o venenosos.

Escarabajos

Algunas familias de escarabajos (orden Coleoptera), como Meloidae, Oedemeridae y Staphylinidae (géneros Paederus y Paederidus), presentan sustancias tóxicas en su hemolinfa que son liberadas por compresión de su cuerpo como mecanismo defensivo contra la depredación. En los humanos, estas toxinas causan dermatitis de diversa gravedad (abrasiones).

Estafilínido de la especie Paederus littoralis, presente en España, Franca e Italia. Imagen de Alvesgaspar (CC 4.0).

En el caso de Meloidae y Oedemeridae, la toxina es la cantaridina, mientras que en los géneros Paederus y Paederidus es la pederina, una sustancia exclusiva de las hembras de estos escarabajos y de ciertas esponjas marinas, la cual se cree sería generada por una bacteria simbionte.

Chinches

Aunque los chinches (suborden Heteroptera) son más famosos por su papel como vectores de enfermedades, también son causa de dermatitis en humanos (p. ej. familia Pentatomidae, por compresión del insecto y liberación de sustancias cáusticas e irritantes como defensa) y de lesiones por picaduras acompañadas de la liberación de encimas salivales (p. ej. familia Belostomatidae, que usan para cazar y disolver a sus presas).

Ejemplar de Belostomatidae. Aunque no son propiamente venenosos, sus encimas salivarales pueden dar pequeños sustos. Imagen de dominio público (CC0).

Himenópteros

Muchas avispas, abejas y hormigas (orden Hymenoptera) generan sustancias tóxicas o venenosas como método defensivo. Las hembras de una gran mayoría de himenópteros han desarrollado un aguijón al final del abdomen resultado de la evolución del ovopositor (infraorden Aculeata); sin embargo, también los hay que inyectan estas sustancias mediante mordeduras.

Las hormigas (familia Formicidae) atacan generalmente mediante mordeduras, y algunas especies, como las hormigas de fuego (Solenopsis spp.) o las hormigas bala (Paraponera spp., Dinoponera spp.), también mediante picaduras de su aguijón. Entre las sustancias más conocidas está el ácido fórmico, exclusivo de la subfamilia Formicinae, mientras que las hormigas de fuego inyectan alcaloides del grupo de las piperidinas. La picadura de las hormigas bala, localizadas en Centro y Sudamérica, es considerada la más dolorosa entre los insectos según el Índice Schmidt (similar a una herida por arma de fuego), aunque no suele ser mortal en humanos.

Hormiga roja de la especie Solenopsis invicta (izquierda, imagen de dominio público (CC0)) y hormiga bala de la especie Paraponera clavata (derecha, imagen de April Nobile / © AntWeb.org / CC BY-SA 3.0).

Las hembras de la mayoría de avispas dentro de Aculeata y de las abejas presentan aguijón. Su veneno suele ser rico en fosfolipasas, y en humanos su efecto va desde hinchazones a reacciones anafilácticas graves (en casos de hipersensibilidad o por número masivo de picaduras, como ha ocurrido alguna vez con la “abeja asesina” en América). La picadura de la avispa caza tarántulas (Pepsis formosa), de México y el sur de EUA, es considerada la segunda más dolorosa después de la de la hormiga bala.

Pepsis formosa, una especie de avispa caza tarántulas. Por el nombre, os podéis hacer una idea de su tamaño… Imagen de dominio público (CC0).

Mariposas y polillas

Muchas mariposas y polillas (orden Lepidoptera), ya sea en su fase larvaria, adulta o en ambas, resultan tóxicas para otros organismos como mecanismo contra la depredación.

Las orugas de numerosas especies presentan pelos urticantes que causan irritaciones e inflamaciones en humanos (erucismo), como la de la procesionaria del pino (Thaumetopoea pityocampa), una plaga muy extendida en el sur de Europa y de América.

Nido de orugas de procesionaria en un pino. Imagen de John H. Ghent (CC 3.0).

Por otro lado, los adultos de algunas especies, como los de la mariposa monarca (Danaus plexippus) o los de las zigenas (como Zygaena spp.), ambos de colores muy llamativos (aposematismo, un tipo de mimetismo), presentan sustancias tóxicas en sus tejidos contra depredadores; en el caso de la mariposa monarca, las adquieren por ingestión de plantas tóxicas del género Asclepias.

Adulto de Zygaena transalpina. Imagen de gailhampshire (CC 2.0).

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¿Te ha parecido interesante? ¿Conoces algún otro artrópodo venenoso o tóxico digno de mención? ¡No dudes en dejar tus aportaciones y preguntas en los comentarios!

Referencias

La imagen de portada es de dominio público (CC0) y fue obtenida a través de Pixabay.

Simbiosis entre insectos y microorganismos: los endosimbiontes

Las relaciones simbióticas son un importante motor para la diversificación y la evolución de los organismos. En los insectos, las relaciones con microorganismos endosimbiontes (es decir, que residen en el interior de su cuerpo) les han dotado de un gran número de adaptaciones sorprendentes.

La importancia de la relación entre insectos y sus endosimbiontes

Gran parte del éxito evolutivo y adaptativo de los insectos viene dado por su capacidad para relacionarse con otros organismos y, especialmente, con microorganismos que se ubican en el interior de su cuerpo: los endosimbiontes.

Hasta hace algunos años, se consideraba que la mayor contribución de los microorganismos endosimbiontes a la fisiología de los insectos era su papel en la alimentación, hecho que explicaría su gran diversidad de dietas. Sin embargo, se ha demostrado que los endosimbiontes afectan muchos más aspectos de su fisiología.

Tipos de endosimbiosis

Los microorganismos endosimbiontes pueden encontrarse en el tracto digestivo, en los espacios entre las células y dentro de ellas.

Como norma general, cuanto más internamente se halla el endosimbionte, más estrecha es su relación con el insecto. A continuación, vamos a analizar los cuatro tipos más habituales de endosimbiosis en insectos, empezando por la más externa y menos estrecha.

Microorganismos del tracto digestivo

La microbiota del tracto digestivo de los insectos se compone tanto de procariotas (unicelulares, sin núcleo, como bacterias y arqueas) como de eucariotas (uni o pluricelulares, con núcleo, como los protozoos), y es exclusiva del intestino.

Por lo general, se ubican fuera de las células en la parte posterior del intestino, moviéndose libremente en su luz o adheridos a sus paredes. En muchos insectos fitófagos, como termitas y cucarachas, esta parte posterior del intestino forma una cámara sin oxígeno (anaeróbica) donde tiene lugar la fermentación de la celulosa y otros azúcares complejos.

Sistema digestivo de una termita obrera; la parte coloreada en verde corresponde a la parte posterior sin oxígeno. Figura procedente del artículo: Brune, A. (2014). Symbiotic digestion of lignocellulose in termite guts. Nature Reviews Microbiology, 12(3), 168-180.

En las termitas, esta cámara contiene procariotas anaeróbicos facultativos (pueden desarrollarse con o sin oxígeno) u obligados (sólo se desarrollan en ausencia de oxígeno), como espiroquetas y metanógenos, que participan en la digestión; además, en ciertas termitas obreras, esta cámara también contiene protozoos que participan en la digestión de la celulosa de la madera (¿habéis visto alguna vez un mueble agujereado por termitas?).

A diferencia de otros endosimbiontes, los microorganismos del tracto digestivo se transmiten horizontalmente entre organismos; es decir, los insectos no nacen con ellos, sino que deben adquirirlos a lo largo de su vida. En el caso de las termitas, su adquisición tiene lugar mediante un proceso conocido como trofolaxia: las obreras, que son las únicas que se alimentan por sí mismas, digieren y transfieren el alimento (y sus microorganismos) al resto de miembros de la colonia mediante el contacto de sus aparatos bucales.

Trofolaxia en termitas. Imagen de Shutterstock.

Además, se sabe que los microorganismos son eliminados durante la muda, por lo que la trofolaxia les permite recuperarlos.

Endoparásitos

Los parásitos que viven dentro de un organismo se conocen como endoparásitos, e igual que los microorganismos intestinales, se transmiten horizontalmente de unos insectos a otros.

Existen muchas más relaciones entre insectos y endoparásitos pluricelulares que con microorganismos, siendo los pluricelulares más dañinos en términos generales; es el caso de los parasitoides (de los cuales ya hablamos en esta entrada) y los nematodos (capaces de transmitir bacterias mortales para el insecto).

El tipo de relación endoparasítica más relevante entre insectos y microorganismos, y la única que tratamos aquí, son los vectores: el insecto (o vector) actúa de contenedor y transporte provisional del parásito hasta el momento que éste alcanza su hospedador definitivo. Los parásitos transportados suelen ser protozoos dañinos para vertebrados, como Trypanosoma (enfermedad de Chagas), Leishmania (leismaniosis) o Plasmodium (malaria). Por lo general, el insecto no sufre daño alguno, así que en realidad sería más conveniente hablar de comensalismo y no de parasitismo.

El mosquito Anopheles es vector del protozoo causante de la malaria, Plasmodium. Imagen de dominio público.

Simbiosis extracelular e intracelular

A diferencia de los microorganismos intestinales, los endosimbiontes extra e intracelulares se transmiten verticalmente generación tras generación; es decir, el insecto nace con ellos, los “hereda”. Se trata de relaciones mucho más estrechas.

  • Endosimbiontes extracelulares

Los microorganismos extracelulares pueden ser tanto procariotas como eucariotas y encontrarse en diferentes partes del cuerpo del insecto (incluso en el intestino junto con los microorganismos intestinales). En cualquier caso, nunca penetran en las células. Esto no quita que algunas especies puedan encontrarse tanto fuera como dentro de las células.

Dado que muchos microorganismos extracelulares pueden ser a la vez intracelulares, se considera que podrían encontrarse, a nivel evolutivo, en una transición entre los microorganismos intestinales y los endosimbiontes intracelulares.

Un caso interesante de endosimbiosis extracelular tiene lugar en algunas especies de pulgones de la tribu Cerataphidini. Por lo general, los pulgones o áfidos presentan una bacteria endosimbionte intracelular (Buchnera), pero en estas especies dicha bacteria es substituida por un hongo unicelular similar a las levaduras que vive fuera de las células (YLS, del inglés “yeast-like symbiont”), la cual se ubica tanto en las cavidades entre los órganos (hemocele) por donde circula la hemolinfa como en distintos cuerpos grasos. Igual que Buchnera en el resto de pulgones, los YLS tendrían un papel clave en la dieta del insecto al participar en la producción de ciertos nutrientes esenciales.

Ceratovacuna nekoashi (Cerataphidini). Link (CC 2.5)

Se cree que estos microorganismos similares a levaduras o YLS habrían evolucionado a partir de un hongo entomopatógeno (es decir, dañino para los insectos) cuyo linaje habría derivado, posteriormente, en organismos endosimbiontes beneficiosos.

  • Endosimbiontes intracelulares

Se considera que al menos un 70% de insectos presenta microrganismos endosimbiontes dentro de sus células. Existen dos tipos de endosimbiontes intracelulares:

Endosimbiontes dentro de micetocitos o cuerpos de Blochmann

Los bacteriocitos o micetocitos son un tipo especializado de células adiposas que se encuentran en algunos grupos de insectos y que contienen microorganismos endosimbiontes. Estas células son transmitidas a la descendencia y usualmente se agrupan en forma de órganos conocidos como micetomas o bacteriomas.

Los cuerpos de Blochman, o lo que es lo mismo, los endosimbiontes que se encuentran dentro de los micetocitos, son propios de tres grupos de insectos: Blattaria (cucarachas), diferentes grupos de heterópteros dentro del antiguo grupo de los Homoptera (cícadas, psílidos, áfidos, etc.) y Curculionidae (escarabajos curculiónidos). La relación de estos endosimbiontes con las células suele ser tan estrecha que podrían confundirse con orgánulos celulares (algo así como lo que ocurre con las mitocondrias y los cloroplastos).

Buchnera aphidicola dentro de un micetocito o bacteriocito del pulgón Acyrthosiphon pisum. El elemento central es el núcleo del bacteriocito. Las células de Buchnera son redondas y están empaquetadas dentro del citoplasma del bacteriocito. Imagen de J. White y N. Moran, University of Arizona (CC 2.5).

El caso más estudiado es el de Buchnera en los pulgones o áfidos. Esta bacteria intracelular recicla el ácido úrico y otros desechos nitrogenados del pulgón para producir el aminoácido glutamina, el cual usa como base para producir otros aminoácidos esenciales necesarios para el crecimiento del insecto. Se cree que también produciría la vitamina B2 (riboflavina). Esto explicaría el gran éxito evolutivo de los pulgones y su elevada tasa de reproducción a pesar de tener una dieta rica en carbohidratos (procedente de la sabia de las plantas) y tan pobre en compuestos nitrogenados.

Se ha comprobado que en escasead de nutrientes, el número de Buchnera disminuye, lo que sugiere que los pulgones se alimentan de ellos en situaciones límite. Así pues, la relación es mucho más beneficiosa para el pulgón que para el endosimbionte.

Endosimbiontes inquilinos

En este caso, la relación entre microorganismos inquilinos e insectos no es beneficiosa para ambos (mutualista), ya que el inquilino altera al insecto para salir beneficiado.

Los endosimbiontes inquilinos suelen afectar a la proporción de machos y hembras y a su capacidad reproductiva. Muchos microorganismos inquilinos que viven dentro del citoplasma de las células se transmiten a la siguiente generación a través de los óvulos, por lo que necesitan que haya una mayor proporción de hembras de insectos para asegurar su perpetuidad. Para alterar dicha proporción, recurren a diferentes métodos: muerte de los machos, inducción de la partenogénesis, feminización o incompatibilidad citoplasmática, para lo cual suelen inducir cambios a nivel genético. Uno de los inquilinos más estudiados es Wolbachia, una bacteria intracelular capaz de causar un sesgo en la proporción de sexos mediante casi todas las vías antes mencionadas.

Fenotipos derivados de insectos infectados por Wolbachia. Figura procedente del artículo: Werren, J. H., Baldo, L. & Clark, M. E. 2008. Wolbachia: master manipulators of invertebrate biology. Nature Reviews Microbiology, 6(10), 741-751.

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Referencias

  • Bourtzis K. Miller T. A. (2003). Insect Symbiosis. CRC Press.
  • Douglas, A.E. (1998). Nutritional interactions in insect-microbial symbioses: Aphids and their symbiotic bacteria Buchnera. Annual Review of Entomology, 43: 17–38.
  • Vega F.E., Blackwell M. (2005). Insect-Fungal Associations: Ecology and Evolution. Oxford University Press, USA.

La imagen de portada es un montaje realizado por la autora de este artículo a partir de dos imágenes: 1) vector de bacteria (por Flaticon de www.flaticon.com) y 2) vector de termita (extraído de www.allstatepest.com.au).