Los insectos han existido durante cerca de 480 millones de años, un período impresionante que les ha permitido explorar y conquistar prácticamente todos los rincones de nuestro planeta. Sin embargo, hay una excepción sorprendente: los océanos. A diferencia de su éxito en tierra firme, los insectos son escasos en los ambientes marinos. Esta razón ha llevado a los científicos a investigar las razones detrás de esta disparidad.
Recientemente, un equipo de investigación conformado por científicos de Estados Unidos y Japón propuso una hipótesis intrigante que podría explicar esta discrepancia. Sugieren que una enzima única llamada multicobre oxidasa-2 (MCO2), que ayuda a los insectos a endurecer sus cubiertas, es la responsable de su escasez en los océanos y su éxito en tierra.
El líder del equipo, el biólogo Tsunaki Asano de la Universidad Metropolitana de Tokio, ha demostrado previamente que los insectos han desarrollado un mecanismo especial para fortalecer su capa externa resistente utilizando oxígeno molecular y MCO2. Ahora, en un artículo de revisión publicado, Asano y sus colegas explican cómo esta característica coloca a los insectos en desventaja en los océanos. Pero les permite prosperar en tierra firme. La explicación se basa en la abundancia de productos químicos y en la ligereza de los exoesqueletos de los insectos en cada entorno.
El equipo destaca que la aparición de los insectos es un evento crucial en la evolución de la vida en la Tierra, ya que representa una expansión adaptativa clave de los organismos en un nuevo ecosistema terrestre. Los insectos son el grupo más grande en el filo Arthropoda. Estos contribuyen con la mayor biomasa de todos los animales terrestres, desempeñando un papel fundamental en el equilibrio de la vida en nuestro planeta.
Insectos y crustáceos: endurecimiento y adaptación exoesquelética
Investigaciones recientes en filogenética molecular revelan que los insectos y los crustáceos, la mayoría de los cuales viven en los océanos, pertenecen al mismo clado llamado Pancrustacea. Aunque los insectos se separaron de sus ancestros crustáceos y desarrollaron un estilo de vida terrestre, ambos grupos conservan exoesqueletos hechos de cera y quitina, una cutícula resistente de carbohidratos.
Mientras los crustáceos utilizan principalmente calcio del agua de mar para endurecer sus caparazones, los insectos emplean oxígeno molecular y la enzima MCO2 para transformar sus exoesqueletos en cubiertas duraderas para sus órganos. Esta diferencia en los procesos de endurecimiento de los exoesqueletos hace que los océanos sean desfavorables para los insectos. Esto sucede debido a la falta de oxígeno y a la competencia con otras especies mejor adaptadas a ese entorno.
La cutícula de los insectos cumple varias funciones vitales para su protección y movilidad, similar a la piel humana. Actúa como una capa protectora que cubre el cuerpo, preservando la humedad interna y evitando la entrada de gérmenes. Esta brinda soporte contra las fuerzas mecánicas externas. Además, contribuye a mantener la forma y la capacidad de movimiento del cuerpo, funcionando como un andamiaje externo.
A diferencia de los crustáceos, los insectos emplean oxígeno molecular y la enzima MCO2 para transformar su cutícula en una cubierta duradera para sus órganos.
Adaptación terrestre y la importancia de MCO2
El equipo liderado por Asano sostiene que la presencia de oxígeno en el aire hace que el entorno terrestre sea más atractivo para los insectos. Mientras que los océanos se vuelven un hábitat más hostil debido a la escasez de oxígeno y a la competencia con especies mejor adaptadas.
La cutícula de los insectos, fortalecida a través de la acción de MCO2, se vuelve dura y seca. Esto les permite moverse con facilidad y ocupar nichos ecológicos en tierra firme. Esta característica contrasta con los crustáceos, cuyas conchas son más densas debido a la proporción directa entre la densidad de la concha y el nivel de calcificación. Por lo tanto, no no favorece su supervivencia en el aire.
La capacidad de los insectos para trepar, deslizarse e incluso volar podría haber evolucionado gracias a la acción de MCO2. Esto les otorga una mayor movilidad y les permite aprovechar nichos ecológicos previamente desocupados.
El equipo de investigación sugiere que la enzima MCO2 podría ser un factor determinante en la singularidad de los insectos, como se menciona en su artículo: «sin MCO2, no habría insectos».
Además, los investigadores destacan que otros artrópodos cercanos a los insectos, como los colémbolos y las colas de cerdas de dos puntas, carecen de los genes necesarios para producir MCO2. Si bien otros artrópodos también han logrado adaptarse a la vida en tierra firme sin esta enzima, la forma en que se desarrollan las cutículas de los insectos proporciona valiosa información sobre su exitosa evolución en el entorno terrestre.
Referencias:
Eco-evolutionary implications for a possible contribution of cuticle hardening system in insect evolution and terrestrialisation: https://doi.org/10.1111/phen.12406
