¿Por qué hay menos insectos en el océano? Científicos japoneses pueden haber resuelto el misterio

Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han propuesto una hipótesis para explicar la falta de insectos en el medio marino. Ellos creen que el mecanismo químico único de los insectos, que involucra oxígeno molecular y una enzima llamada multicobre oxidasa-2 (MCO2), endurece sus caparazones, dándoles una ventaja en tierra pero una desventaja en el mar.

La nueva hipótesis sugiere que tiene que ver con cómo endurecen sus caparazones.

Los científicos proponen que una enzima única, MCO2, que ayuda a los insectos a endurecer sus caparazones, es la razón por la que es rara en ambientes marinos pero exitosa en tierra.

Científicos de la Universidad Metropolitana de Tokio han propuesto una hipótesis sobre por qué los insectos son tan raros en el entorno marino. Anteriormente demostraron que los insectos han desarrollado un mecanismo químico único para endurecer sus caparazones, utilizando oxígeno molecular y una enzima llamada multicobre oxidasa-2 (MCO2). Ahora, argumentan, esto los pone en desventaja en el mar, mientras que les da ventajas que los ayudan en tierra, poniendo a MCO2 en el corazón de la evolución ecológica de los insectos.

Los insectos son algunas de las criaturas más exitosas del planeta. Se dice que producen la mayor cantidad de biomasa de todos los animales terrestres y tienen un impacto significativo en el ecosistema global. Sin embargo, su abundancia se corresponde con su sorprendente rareza en el océano. Aunque sus ancestros biológicos vinieron de allí, muy pocos insectos llaman hogar al océano. Es un misterio omnipresente en la ciencia que los científicos han estado tratando de responder durante años.

Diferentes mecanismos de endurecimiento de la cutícula en crustáceos e insectos.

Los crustáceos endurecen sus caparazones con calcio, mientras que los insectos se endurecen con oxígeno. Estos corresponden a la abundancia en sus respectivos hábitats. Crédito: Universidad Metropolitana de Tokio

Ahora, los investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio dirigidos por el profesor asistente Tsunagi Asano han propuesto una solución basada en la genética evolutiva. La filogenética molecular nos ha enseñado recientemente que tanto los crustáceos como los insectos forman parte de la misma familia, Pancrustacea, y que los insectos son una rama que salió del mar y se adaptó a la tierra. Comparten una característica importante, un exoesqueleto que consta de una capa cerosa y una superficie dura.

En trabajos anteriores, el mismo equipo descubrió que cuando los insectos se adaptaban a los ambientes terrestres, desarrollaban un gen único que produce una enzima llamada multicobre oxidasa-2 (MCO2), que usa oxígeno para endurecer sus cutículas. MCO2 media una reacción en la que el oxígeno molecular oxida compuestos en la cutícula llamados catecolaminas, que se unen a la superficie y la convierten en agentes endurecedores. Esto contrasta con los crustáceos, que utilizan el calcio del agua de mar para endurecer sus cutículas. El grupo afirma que la abundancia de oxígeno lo convierte en el suelo perfecto para los insectos. El océano es ahora un entorno hostil debido a la falta de oxígeno y la abundancia de especies mejor adaptadas.

Pero no es sólo que el mar sea inhóspito para los insectos. El endurecimiento y secado de la cutícula a través de la ruta MCO2 conduce a un biomaterial que no solo es protector sino también liviano. Es por eso que los insectos adquirieron la capacidad de trepar, deslizarse y eventualmente volar sobre las plantas, dicen. Esto les permitió migrar y ocupar espacios previamente vacantes en el ecosistema, una fuerte fuerza impulsora que los llevó a su gran número. Nuevamente, esto contrasta con los crustáceos, cuyas conchas son significativamente más densas, con una fuerte correlación entre la densidad y el grado de calcificación.

Por supuesto, los insectos no son los únicos artrópodos adaptados al suelo, por lo que está claro que MCO2 no es estrictamente necesario para tener éxito en los «nichos terrestres». Sin embargo, la naturaleza de los gusanos cortadores de insectos habla de su éxito en ambientes terrestres. De hecho, el equipo cree que MCO2 puede ser la característica definitoria de los insectos: «Sin MCO2, no hay insectos». Su trabajo promete una elucidación completamente nueva del papel que juega el endurecimiento de la cutícula en la evolución y el paisaje de los insectos.

Referencia: «Implicaciones ecoevolutivas para la evolución de los insectos y la posible contribución del sistema de endurecimiento de la cutícula a los terrenos» Tsunagi Asano, Kosi Hashimoto y R. Por Craig Everrod, 17 de abril de 2023, Entomología fisiológica.
DOI: 10.1111/phen.12406

Financiamiento: Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia

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