La mayoría de los insectos sufren algún tipo de proceso de transformación durante su ciclo vital para llegar a la edad adulta -también conocida como fase imago- (por ejemplo, las mariposas). Este proceso se denomina metamorfosis, aunque su esencia dista mucho de la metamorfosis que realizan los anfibios. Pero, ¿no te has preguntado nunca por qué realizan esta transformación? ¿Cuál es el sentido y el origen de la metamorfosis de los insectos?
Aprende más sobre los diferentes tipos de metamorfosis, el origen y el sentido de estas transformaciones a través de este artículo.
La metamorfosis es un proceso biológico por el que los animales se desarrollan después del nacimiento implicando enormes transformaciones y/o reestructuraciones anatómicas (tanto fisiológicas como anatómicas) hasta llegar a la edad adulta.
Existen diferentes grupos de animales que se desarrollan por este proceso, sin embargo la mayoría de ellos no comparten el origen ni la naturaleza de estas transformaciones. Así, mientras que la metamorfosis de los anfibios se produce por reorganización de los órganos preexistentes de la juventud, en los insectos se produce una ruptura de tejidos y también la aparición de grupos celulares totalmente nuevos.
Ecdisis o muda
En primer lugar, debemos hablar de muda para comprender la metamorfosis de los insectos. ¿Qué significa la muda? ¿Y por qué es un proceso esencial para los insectos y los artrópodos en su conjunto?
Todos los animales regeneran de alguna manera sus tejidos externos, es decir, aquellos tejidos que están en contacto con el medio ambiente y que protegen al organismo de las presiones externas. Por ejemplo, los mamíferos regeneran sus tejidos epidérmicos periódicamente; muchos reptiles mudan su piel con frecuencia; pero, ¿qué pasa con los artrópodos?
Los artrópodos, entre los que se encuentran los hexápodos (grupo en el que se encuentran todos los insectos), están cubiertos externamente por un exoesqueleto más o menos duro. A diferencia de otros tejidos externos de los animales, el exoesqueleto no se desprende progresivamente, y su falta de elasticidad limita el crecimiento del organismo. Así, este elemento se convierte en una barrera que limita su tamaño durante el crecimiento, y es por ello que tienen que romperlo y abandonarlo para poder seguir creciendo. Este tipo de muda se conoce como ecdisis, propia de los ecdisozoos (artrópodos y nemátodos).
¡Mira este vídeo de una cigarra mudando!:
¿Todos los hexápodos se metamorfosean?
La respuesta es NO. Sin embargo, es necesario profundizar en la explicación.
Todos los hexápodos mudan para crecer, pero no todos sufren cambios radicales para llegar a la edad adulta (cuando son capaces de reproducirse). Así, podemos dividir a los hexápodos en dos grupos principales:
HEXÁPODOS AMETÁBOLES (Sin metamorfosis)
Este grupo incluye a aquellos hexápodos tradicionalmente conocidos como Apterygota o hexápodos sin alas (hexápodos no insectos -proturanos, dipluranos y colembolos- e insectos sin alas como Zygentoma o también conocidos como Thysanura -e.g. plateados o Lepisma-) y Pterygota o insectos alados que han sufrido una pérdida secundaria de sus alas.
Al no tener alas en ningún momento de su ciclo vital, las fases juveniles de este tipo de hexápodos casi no tienen diferencias con las adultas. Así, el desarrollo juvenil es sencillo y no sufren grandes cambios para adquirir el físico adulto; es decir, no hay metamorfosis en ningún momento de su ciclo vital. Este tipo de desarrollo también se conoce como desarrollo directo.
Los hexápodos ametábolos pueden mudar decenas de veces a lo largo de su desarrollo (p.p. ej. 50 veces en los peces plata, más o menos), incluso cuando llegan a la madurez sexual.
INSECTOS QUE METAMORFOS
Este grupo incluye a los insectos Pterygota o insectos alados (excepto los que han perdido secundariamente sus alas).
A diferencia de los que se han explicado anteriormente, las fases juveniles de los insectos metamórficos son muy diferentes de las adultas; así, tras varias mudas sucesivas sufren su último cambio, por el que surge un adulto alado capaz de reproducirse. Tras alcanzar esta fase, estos insectos se vuelven incapaces de volver a mudar.
Tipos de metamorfosis en los insectos
Así, sólo los insectos Pterygota sufren una verdadera metamorfosis, gracias a la cual se convierten en insectos alados y además alcanzan la madurez sexual. Pero no todos estos insectos realizan el mismo tipo de cambio.
Existen dos tipos principales de metamorfosis: la hemimetábolica (simple o incompleta) y la holometábolica (compleja o completa). Cuáles son sus diferencias?
Metamorfosis hemimetábolas
En la metamorfosis simple, incompleta o hemimetábolas, los insectos jóvenes pasan por varias mudas sucesivas hasta llegar a la etapa adulta (o imaginal) sin pasar por una etapa de inactividad (pupa) y/o dejar de alimentarse.
Después de la eclosión, nos referimos al recién nacido como ninfa, que se parece un poco a los adultos (pero aún no tiene alas ni órganos sexuales). Normalmente, las fases ninfales y las adultas no comparten fuentes de alimentación ni hábitat, por lo que ocupan nichos ecológicos diferentes; de hecho, la mayoría de las ninfas tienen hábitos acuáticos y pasan a vivir en tierra tras alcanzar la madurez (por ejemplo, las moscas de mayo).
En este tipo de metamorfosis, las ninfas pasan por unas mudas sucesivas gracias a las cuales se van formando las alas y su organismo se hace más grande. Finalmente, las ninfas realizan su última muda, tras la cual emerge el adulto: un organismo alado capaz de reproducirse.
Echa un vistazo a este esquema que resume este proceso:
Estos insectos se denominan también Exopterygota (del latín exo- = «exterior» + pteron = «alas»), porque en estos organismos las alas se forman progresiva y visiblemente en la parte exterior de su cuerpo.
Metamorfosis holometábolas
En términos generales, se considera la metamorfosis más radical en los insectos y también probablemente la transformación más conocida por todos nosotros. El ejemplo más famoso es el que realizan los lepidópteros (mariposas y polillas); pero también hay más insectos que son holometábolos, como los coleópteros (escarabajos), los himenópteros (abejas, avispas y hormigas) y los dípteros (moscas y mosquitos).
En la metamorfosis compleja, completa u holometábolica, los insectos nacen como larvas, es decir, un estadio prematuro que no se parece ni anatómica ni fisiológicamente al adulto. Además, no comparten fuentes de alimentación ni hábitat, como es el caso de los organismos hemimetábolos. Al igual que en los insectos hemimetábolos, estas larvas pasan por sucesivas mudas hasta alcanzar el tamaño suficiente para sufrir la metamorfosis, momento en el que realizan su última muda.
Después de su última fase larvaria, las larvas entran en una fase de inactividad, momento en el que dejan de alimentarse y permanecen inmóviles. Esta etapa se conoce como etapa de pupa (cuando se convierten en pupa o crisálida en las mariposas). Normalmente, las larvas comienzan a parecerse a los adultos al final de esta etapa debido a las modificaciones anatómicas que se producen y también a la aparición de nuevos órganos y tejidos.
Una vez finalizado el proceso de transformación, los organismos dejan ese estado inmóvil y adquieren su forma adulta que tiene alas y es totalmente madura.
En resumen, el esquema de este proceso podría ser:
A diferencia de los insectos hemimetábolos, la aparición de las alas en los organismos holometábolos tiene lugar en el interior de su cuerpo y sólo se hacen visibles al final del estadio de pupa. Por esta razón, también se les conoce como Endopterygota (del latín endo-= «dentro» + pteron=»alas»).
Origen y función de la metamorfosis de los insectos
Origen: el registro fósil
Los insectos son, como hemos comentado en artículos anteriores, uno de los animales con mayor éxito evolutivo. Entre el 40%-60% de todas las especies de insectos son holometábolos (metamorfosis completa), por lo que deducimos que la metamorfosis holometábolo fue seleccionada positivamente durante la evolución de este grupo. De hecho, los registros fósiles sugieren que este tipo de metamorfosis apareció sólo una vez, por lo que todos los insectos holometábolos derivan del mismo ancestro.
De acuerdo con estos datos, los insectos sin alas o Apterygota antiguos y los primeros insectos alados eran ametábolos. Luego, todos los insectos alados comenzaron a desarrollar algún tipo de metamorfosis hemimetábolas durante el Carbonífero y el Pérmico (300 Ma). Finalmente, los primeros insectos considerados como holometábolos aparecieron durante el Pérmico (280 Ma).
¿Cuál podría ser la razón de esta selección positiva?
En los últimos párrafos, hablamos de las diferentes fuentes de alimentación y hábitats tanto de los jóvenes como de los adultos. El hecho de que las diferentes etapas vitales de un mismo animal exploten diferentes recursos podría evitar la competencia intraespecífica (es decir, la competencia por los recursos entre organismos de la misma especie). Este hecho supondría una gran ventaja para estos organismos, por lo que el desarrollo holometábolo, que se caracteriza por estar dividido en estadios muy diferentes, podría haber tenido más éxito que el hemimetábolo o el ametábolo.
Así, podemos decir que el principal sentido funcional de la metamorfosis podría ser minimizar la competencia intraespecífica por los recursos. Pero aún hay más: cuanto más especializados sean los diferentes estadios de un insecto, mayor sería la posibilidad de explotar más y mejor los recursos. Por ejemplo, en las formas parásitas, las diferencias entre los distintos estadios suelen ser enormes, porque las difíciles situaciones a las que tienen que enfrentarse requieren una especialización específica en cada momento del ciclo vital.
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Así que, del mismo modo que la aparición de las alas promovió la expansión y diversificación de los insectos a nivel mundial, la metamorfosis podría haber actuado como motor diversificador al aumentar la capacidad de explotar más y mejores recursos.
- Apuntes de la asignatura «Zoología Avanzada» cursados durante mis estudios de Biología en la Universidad Autónoma 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).
Foto principal de Steve Greer Photography.
