Que no et piquin les xinxes!

De ben segur que en sentir aquesta expressió, més d’un haurà temut patir les picades d’aquestes petits bestioles anomenades “xinxes” a l’hora d’anar al llit. Tanmateix, ni totes les xinxes piquen, ni totes s’amaguen dins els nostres llits, ni totes són tan petites com aquests companys nocturns.

Què són realment les xinxes? Totes són perjudicials? On es troben? Descobreix la seva diversitat en aquest article, i oblida’t d’una vegada per totes de la seva mala fama!

Què són?

En referir-se a les xinxes, sovint la gent no és conscient de la gran diversitat que amaguen aquests organismes, la qual va més enllà d’aquells petits insectes que ens piquen mentre dormim. Les xinxes pertanyen al subordre dels Heteroptera, un taxó de distribució cosmopolita que inclou més de 40.000 espècies a nivell mundial; de fet, constitueixen el grup d’insectes més gran amb metamorfosi senzilla. El seu fòssil més antic, Paraknightia magnífica, data del Permià superior a Austràlia (260-251 MA).

Aquest subordre es classifica dins l’ordre dels Hemiptera juntament amb altres subordres antigament agrupats en un de sol (“Homoptera”), el qual incloïa organismes tan coneguts com les cigales (Cicadidae) o els pugons (Aphididae).

Com els reconeixem?

Els heteròpters presenten un ampli ventall de formes i mides, oscil·lant entre un mil·límetre i diversos centímetres. Els membres més petits pertanyen a les famílies Anthocoridae, Microphysidae, Ceratocombidae, Dipsocoridae, Aepophilidae i Leptopodidae, molt poc visibles a ull nu. Entre els membres més grans trobem algunes espècies de la família Belostomatidae, com Lethocerus indicus amb els seus 6.5-8cm de longitud.

Tot i això, constitueixen un grup monofilètic amb, com a mínim, tres caràcters morfològics únics o sinapomorfies:

1. Peces bucals de tipus picador-xuclador, allargades en forma d’estilet.

   

   Peces bucals del depredador Arilus cristatus (Reduviidae). Imatge propietat de John Flannery en Flicker (CC 2.0).

2. Glàndules odoríferes parells.
3. Antenes amb 4 segments.

A més a més, les seves ales anteriors o hemièlitres es divideixen en dues regions fàcilment diferenciables: un basal endurida i una distal membranosa, fet que es considera un caràcter derivat. Per aquest motiu van rebre el nom d’Heteroptera (del grec “hetero”, diferent; “-pteron“, ala).

Pentatomidae. La part superior de les ales anteriors es troba endurida, mentre que la distal és membranosa. Imatge propietat de Mick Talbot en Flickr (CC 2.0).

Ecologia

Cicle de vida

Els heteròpters duen a terme una metamorfosi senzilla, de manera que juvenils i adults quasi no presenten diferències i conviuen en el mateix hàbitat. Després de sortir de l’ou, els juvenils o nimfes experimenten diverses mudes successives, augmentant la seva mida. Finalment, després d’una darrera muda coneguda com a muda imaginal, assoleixen la fase adulta o imago.

Desenvolupament dels heteròpters. Imatge propietat de Encyclopedia Britannica, Inc. (link).

Els adults es diferencien de les nimfes per presentar ales, una nova disposició de les obertures de les glàndules odoríferes, un nombre diferent de segments tarsals (potes) i antenals, ocels, ornamentació (espines i pèls glandulars), trets sexuals en els segments terminals de l’abdomen i, a vegades, en el patró de coloració, a més d’assolir una major mida i consistència del tegument o exosquelet.

Nimfa de Nezara viridula (Pentatomidae), a la qual encara li manquen les ales. Imatge propietat de S. Rae en Flickr (CC 2.0)

Comunicació i defensa

Els individus d’una mateixa espècie es comuniquen principalment mitjançant l’emissió de feromones volàtils que emeten a través de les glàndules odoríferes, gràcies a les quals poden agrupar-se (feromones d’agregació) o reunir-se per a la reproducció (feromones sexuals). També s’han citat casos d’espècies que emeten sons per estridulació, és a dir, fregant dues parts del cos entre sí com fan, per exemple, les cigales.

Els heteròpters també presenten mecanismes defensius actius i passius:

• Entre els mètodes passius es troben les característiques del propi cos (per exemple, estructures llises, arrodonides, que dificulten la captura per depredadors), la inactivitat (no moure’s per passar desapercebut) i la cripsi o el mimetisme. Dins de les cripsis o mimetismes, destaquen 1) la mimesi de color (homocromia), per exemple, amb la vegetació, 2) la mimesi de forma (homotípia), mitjançant la qual es confonen amb estructures del seu entorn, ja siguin vegetals o altres animals (per exemple, imitant formigues en el cas d’espècies mirmecomorfes, un tipus de mimetisme batesià) i 3) la disrupció de la silueta mitjançant formes que dificulten marcar els límits de l’individu amb el seu entorn.

Leptoglossus occidentalis (Coreidae), amb les seves tíbies posteriors aplanades imitant fulles. Imatge propietat de Giancarlodessi (CC 3.0).

Myrmecoris gracilis (Miridae), un clar exemple de mirmecomorfia. Imatge propietat de Michael F. Schönitzer (CC 4.0).

• Entre els mètodes actius, destaquen 1) la fugida, 2) les picades, 3) el despreniment d’apèndixs per confondre els depredadors i 4) l’emissió de substàncies pudents o irritants a través de les glàndules odoríferes; en molts casos, adquireixen aquestes substàncies irritants o tòxiques a través de les plantes que ingereixen. També n’hi ha que emeten sons intimidatoris mitjançant estridulació.

Formes de vida i diversitat

Si bé gairebé tothom coneix a les xinxes per la seva alimentació basada en la ingesta de sang, aquesta no és ni de bon tros la seva única forma de vida.

• Terrestres

La majoria d’heteròpters viu en ambients terrestres, sobre plantes o a terra, podent ser totalment fitòfags (dieta basada en fluids vegetals) o depredadors d’altres insectes que es mouen entre la vegetació, els quals a més poden ingerir líquids vegetals per complementar la seva dieta. També n’hi ha que viuen sota l’escorça alimentant-se de fongs, o a terra nodrint-se d’arrels. Alguns exemples de famílies terrestres fitòfagues són Pentatomidae i Coreidae; entre les xinxes depredadores, les quals utilitzen el seu estilet per inocular agents proteolítics a les seves preses, dissoldre-les i succionar el seu contingut, trobem molts representants de la família Reduviidae.

• Aquàtics i semiaquàtics

Hi ha una gran diversitat de formes aquàtiques o semiaquàtiques depredadores i fitòfagues, les quals presenten adaptacions per viure en aquests ambients, com la presència de pèls hidròfugs (repel·leixen l’aigua). La majoria viu en llacs i rius, ja sigui únicament en la seva superfície (semiaquàtics) o submergits.

Les espècies semiaquàtiques solen presentar potes i antenes llargues que, juntament amb els pèls hidròfugs, els ajuden a sostenir-se sobre l’aigua; un exemple conegut de xinxes semiaquàtiques són els sabaters (família Gerridae), abundants a Europa.

Sabater (Gerris sp.). Imatge propietat de Webrunner (CC 3.0)

En canvi, les espècies aquàtiques solen presentar algun parell de potes transformat en paletes natatòries; en són un bon exemple els notonèctids (família Notonectidae), els quals presenten l’últim parell de potes aplanades i amb franges de pèls per augmentar la seva superfície.

Notonecta sp. (Notonectidae). Imatge propietat de Jane Burton/Bruce Coleman Ltd. (link).

Els heteròpters aquàtics necessiten l’aire per respirar, per la qual cosa realitzen ascensos periòdics a la superfície per captar oxigen. En aquest sentit presenten múltiples estratègies, com absorbir aire directament cap al seu sistema respiratori o traqueal mitjançant un sifó (família Nepidae) o capturar bombolles d’aire mitjançant els pèls hidròfugs (família Notonectidae). D’altres, simplement, queden envoltats d’una fina pel·lícula d’aire en sortir de l’aigua (plàstron) gràcies als pèls hidròfugs.

• Hematòfags

També hi ha heteròpters que s’alimenten de sang com a paràsits d’aus i mamífers, podent ser potencials vectors de malalties. Aquest és el cas dels Cimicidae (com Cimex lectularius, la xinxa dels llits que dóna fama al grup) i alguns grups de Reduviidae, com la subfamília Triatominae, agents vectors de la malaltia de Chagas a Centre i Sud-amèrica principalment (sent Triatoma infestans el seu principal vector).

Nimfa de Cimex lectularius o xinxe dels llits. Imatge de domini públic.

Triatoma sp. (Triatominae). Imatge propietat de Bramadi Arya (CC 4.0).

Interès científic

Els heteròpters són interessants per diversos motius:

• Contribueixen a regular les poblacions d’algunes plagues d’insectes en boscos i conreus, sent un element essencial en el control integrat de plagues. És el cas d’alguns heteròpters depredadors de les famílies Reduviidae, Anthocoridae, Miridae, Nabidae i Geocoridae. No obstant això, alguns heteròpters fitòfags també poden esdevenir plagues.
• Han estat un model científic per estudiar la fisiologia dels insectes.
• Formen una part important de la dieta humana en alguns països, sent especialment consumits els pentatòmids. També són molt apreciats a Àsia alguns heteròpters aquàtics, com Lethocerus sp. (Belostomatidae) a Vietnam i Tailàndia.

Lethocerus sp. Imatge propietat de Judy Gallagher a Flickr (CC 2.0).

• Són vectors de malalties o causants de malestar. El cas més clàssic és la xinxa dels llits (Cimex lectularius), la qual ha esdevingut una plaga freqüent en regions temperades; alguns cimícids també resulten perjudicials per a les aus de corral. D’altra banda, i especialment a Amèrica, els redúvids de la subfamília Triatominae són agents vectors de malalties (com la malaltia de Chagas causada pel protozou Trypanosoma cruzi).

.                .                 .

Tots els organismes tenen alguna funció o utilitat, tan sols cal investigar una mica per esbrinar-ho. Incloses les xinxes!

Referències

• Goula M., Mata L. 2015. Orden Hemiptera: Suborden Heteroptera. Revista IDE@ – SEA, 53: 1–30.
• https://www.britannica.com/animal/heteropteran
• Schuh R. T., Slater J. A. 1995. True Bugs of the World (Hemiptera:Heteroptera): Classification and Natural History. Cornell University Press.

Foto de portada propietat de Pavel Kirillov a Flickr, amb llicència Creative Commons 2.0. (link).

Per què els insectes fan la metamorfosi?

La majoria d’insectes experimenten un procés de transformació al llarg del seu desenvolupament amb el fi d’assolir la fase adulta o imaginal (p.e. les papallones). Aquest procés rep el nom de metamorfosi, encara que el seu origen es diferencia força de la metamorfosi que duen a terme els amfibis. Ara bé: t’has preguntat algun cop el perquè d’aquesta transformació? Quin és el sentit i l’origen de la metamorfosi dels insectes?

Aprèn sobre els diferents tipus de metamorfosi, el seu origen i funció al llarg d’aquest article.

Què és la metamorfosi?

Metamorfosi de papallona rei o macaó (Papilio machaon) (Imatge de Jens Stolt).

La metamorfosi és un procés biològic mitjançant el qual els organismes es desenvolupen des del moment del seu naixement fins a l’adultesa, passant per més o menys estadis juvenils, per mitjà de grans transformacions i/o remodelacions corporals (tant fisiològiques com estructurals).

Hi ha molts grups d’animals que es desenvolupen mitjançant aquest procés, encara que la majoria no comparteix l’origen ni la natura de les seves transformacions. Així doncs, mentre que la metamorfosi dels amfibis té lloc gràcies a la remodelació de teixits ja existents al cos del juvenil, als insectes aquesta té lloc per mitjà de la ruptura dels teixits larvals i per l’aparició de grups de cèl·lules totalment noves.

L’ècdisi o muda

Per entendre millor el procés de metamorfosi dels insectes, primer hem de parlar sobre la muda: què és la muda i per què és tan important pels insectes i pels artròpodes en general?

Tots els animals regeneren d’alguna forma els seus teixits més superficials, és a dir, aquells que es troben en contacte amb el medi i que els protegeixen de les agressions externes. Els mamífers recanviem periòdicament les cèl·lules epidèrmiques; molts rèptils muden la pell amb freqüència; però, i els artròpodes?

Els artròpodes, grup que inclou els hexàpodes (el qual, al seu torn, inclou els insectes), estan recoberts externament d’un exosquelet més o menys endurit. A diferència de les capes externes d’altres animals, l’exosquelet no es desprèn progressivament, i la seva manca d’elasticitat limita el creixement de l’organisme. D’aquesta manera, a mesura que creixen aquest element esdevé una barrera que limita la seva mida, motiu pel qual han d’esquinçar-lo i desfer-se’n per continuar creixent. Aquest procés de muda a salts rep el nom d’ècdisi, i és propi dels ecdisozous (artròpodes i nematodes).

Fes un cop d’ull a aquest vídeo d’una cícada mudant!:

Tots els hexàpodes fan la metamorfosi?

La resposta és NO, tot i que cal aprofundir més en aquesta idea.

Tots els hexàpodes muden per poder créixer, però no tots experimenten canvis radicals per assolir l’adultesa, moment en què podran reproduir-se. Així doncs, podríem dividir els hexàpodes en dos grans grups:

HEXÀPODES AMETÀBOLS (sense metamorfosi)

Grup que inclou als tradicionalment coneguts com a Apterygota o hexàpodes sense ales (hexàpodes no insectes –proturs, diplurs i col·lèmbols- i insectes àpters com els Zygentoma o clàssicament coneguts com a Thysanura –p.e. peixets de plata o lepismes-) i als Pterygota o insectes alats que han perdut les ales secundàriament.

Individu de Ctenolepisma lineata (Zygentoma) (Wikimedia Commons)

Atès que no tenen ales, les fases juvenils dels hexàpodes ametàbols quasi no es diferencien anatòmicament de la fase adulta (donat que totes les fases del cicle vital són àpteres). Així doncs, el desenvolupament juvenil és més simple i la seva anatomia no pateix grans canvis per assolir la constitució de l’adult; és a dir, no hi ha metamorfosi. Aquest desenvolupament també rep el nom de desenvolupament directe.

Desenvolupament directe o ametàbol (Imatge extreta de asturnatura.com)

Els hexàpodes ametàbols poden mudar desenes de cops al llarg del seu creixement (fins a 50 mudes en els peixets de plata), inclús un cop assolida la maduresa sexual.

INSECTES QUE FAN LA METAMORFOSI

Tots els insectes amb ales o Pterygota (excepte aquells que les perden secundàriament).

Exemplar de Sympetrum flaveolum (Imatge de André Karwath)

A diferència dels anteriors, les fases juvenils sí es diferencien físicament de la fase adulta, i després de diverses mudes de creixement successives experimenten una darrera muda o transformació que dóna lloc a l’adult alat totalment madur, capaç de reproduir-se. Un cop assolida la maduresa, aquests insectes no tornen a mudar.

Tipus de metamorfosi en els insectes

Així doncs, únicament els insectes Pterygota pateixen un procés de metamorfosi pròpiament dit, gràcies al qual adquireixen les ales a més d’assolir la maduresa sexual. Ara bé, no tots aquests insectes es transformen de la mateixa forma.

Existeixen, essencialment, dos tipus de metamorfosi: l’hemimetàbola (simple o incompleta) i l’holometàbola (complexa o completa). Quines són les seves diferències?

Metamorfosi hemimetàbola

En la metamorfosi simple, incompleta o hemimetàbola, els juvenils passen per diverses mudes successives fins assolir l’etapa adulta o imaginal sense que això suposi passar per un estadi d’inactivitat (pupa) i sense deixar mai d’alimentar-se.

En el moment de néixer, la cria ja rep el nom de nimfa, la qual s’assembla força a l’adult però sense presentar encara ales ni òrgans sexuals. Normalment, les fases nimfals i l’adult no comparteixen aliment ni hàbitat, és a dir, ocupen nínxols ecològics totalment diferents; de fet, en moltes ocasions les nimfes són aquàtiques i, un cop assolida la maduresa, passen a viure a terra ferma (p.e. efímeres).

__Exemplar adult de l’espècie d’efímera Ephemera danica __________________(Imatge de Marcel Karssies).

En aquest tipus de metamorfosi, les nimfes duen a terme diverses mudes de creixement gràcies a les quals es van formant les ales progressivament. Finalment, la nimfa realitza la darrera muda, després de la qual sorgeix l’organisme adult capaç de reproduir-se i amb les ales plenament formades.

El resum d’aquest procés seria el següent:

 

Desenvolupament hemimetàbol d’un saltamartí (imatge extreta de asturnatura.com)

Aquests insectes reben el nom d’exopterigots (del llatí exo-: “fora” + pteron = “ales”), ja que les ales es desenvolupen a la part exterior del cos de forma progressiva i visible.

Metamorfosi holometàbola

És el tipus més radical de metamorfosi en els insectes i, probablement, el més conegut per tots nosaltres. Un dels exemples més típics és el dels lepidòpters (papallones i arnes), però també són holometàbols els coleòpters (escarabats), els himenòpters (abelles, vespes i formigues) i els dípters (mosques i mosquits).

En el procés de metamorfosi complexa, completa o holometàbola, els insectes neixen en forma de larva, una fase prematura de l’organisme en desenvolupament que s’allunya molt morfològicament i fisiològica de la fase adulta i que, com en el cas anterior, no comparteix hàbitat ni aliment amb els adults. Aquestes larves creixen, com les nimfes de la metamorfosi hemimetàbola, mitjançant mudes successives fins a assolir la mida suficient per fer la metamorfosi pròpiament dita, moment en què duen a terme la seva darrera muda.

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

En tenir lloc la darrera fase larvària, aquesta entra normalment en un estadi d’inactivitat, durant el qual deixa d’alimentar-se i roman immòbil; aquesta fase rep el nom d’estadi pupal (en el qual es forma la pupa, o crisàlide en el cas de les papallones). De vegades, en finalitzar aquesta fase els organismes ja comencen a assemblar-se força més a l’adult degut a les reorganitzacions estructurals que tenen lloc a nivell anatòmic i a l’aparició de nous òrgans i teixits.

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

Un cop finalitzat el procés de transformació, l’organisme es reactiva i adquireix definitivament la seva forma adulta sexualment madura i unes ales plenament formades.

En resum, l’esquema d’aquest procés seria el següent:

Desenvolupament holometàbol d’un lepidòpter (Imatge extreta _________________________de astrunatura.com)

Així com en els hemimetàbols l’aparició de les ales és un procés apreciable al llarg de tot el seu desenvolupament, en els holometàbols aquestes es formen a l’interior del cos i comencen a ésser visibles generalment al final de la fase de pupa. És per això que també reben el nom d’endopterigots (del llatí endo-= “dins” + pteron = “ales”).

Origen i funció de la metamorfosi en els insectes

Origen: el registre fòssil

Els insectes són, com ja vam comentar en articles anteriors, uns dels animals amb més èxit evolutiu. Entre un 40% i un 60% de totes les espècies d’insectes són holometàboles (metamorfosi completa), de manera que podem deduir que la holometabòlia és un fenomen que ha estat seleccionat positivament; de fet, els registres suggereixen que la holometabòlia sorgí únicament un cop, de manera que tots els insectes holometàbols provindrien del mateix ancestre.

Segons aquestes dades, els insectes sense ales o Apterygota primitius i els primers insectes alats eren ametàbols; posteriorment, durant el Carbonífer i el Pèrmic (300MA) tots els insectes amb ales o Pterygota ja presentaven un inici d’hemimetabòlia (metamorfosi parcial); per últim, els primers insectes considerats holometàbols aparegueren segurament durant el Pèrmic (280MA).

Quina podria ser la raó d’aquesta selecció positiva?

Si us enrecordeu, en apartat anteriors parlàvem sobre les diferents fonts d’alimentació i hàbitat de les fases juvenils i dels adults; el fet que en diferents fases d’un mateix cicle vital s’explotin recursos diferents evitaria la competició intraespecífica (competició pels recursos entre organismes d’una mateixa espècie). Aquest fet suposaria un avantatge enorme per tots aquests organismes, motiu pel qual el desenvolupament holometàbol, que es caracteritza per la successió de fases molt diferenciades, podria haver gaudit de major èxit que el desenvolupament hemimetàbol i, òbviament, que l’ametàbol o directe.

Així doncs, podem dir que el sentit funcional principal de la metamorfosi seria minimitzar la competència intraespecífica pels recursos. Però encara n’hi ha més: com més especialitzades siguin les diferents fases d’un insecte, major serà la probabilitat d’explotar més i millor els recursos. A les formes paràsites, per exemple, les diferències entre les diferents fases tendeixen a ser grans, doncs les difícils condicions a les que s’enfronten (p.e. condicions internes del cos de l’hostatger) requereixen d’una gran especialització en cada moment.

Larva i adult de Danaus plexippus (papallona monarca) (fonts: imatge de la larva per Victor Korniyenko, Creative Commons; imatge de l’adult de domini públic).

.       .        .

Per tant, així com l’aparició de les ales va promoure l’expansió i diversificació dels insectes arreu del món, la metamorfosi podria haver actuat com a motor diversificador, atès que augmenta la capacitat per explotar més i millor els recursos.

REFERÈNCIES

• Apunts de l’assignatura “Ampliació de Zoologia” cursada al 2012 durant els estudis de Biologia Ambiental a la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).
• Bellés X. (2009). “Origen y Evolución de la Metamorfosis de los Insectos”. Instituto de Biología Evolutiva (CSIC-UPF), Barcelona.
• Jordán Montés F. (2013). “El universo de los insectos”. Mundi-Prensa Libros, Madrid.
• Los Insectos. Reproducción y Metamorfosis (asturnatura.com).

Imatge de portada de Steve Greer Photography.