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Viernes, 17 julio 2015
Entomología

Descubiertos unos genes que podrían explicar el éxito evolutivo de los insectos

Los genes Eglps codifican para unos canales a través de los cuales se transporta el glicerol al interior de las células. El descubrimiento puede ayudar a explicar por qué los insectos son el grupo de organismos con más éxito en la historia de la vida. La acumulación de glicerol en órganos y células evita la congelación y la desecación de los insectos en climas muy extremos.

 

En un artículo publicado hoy en la revista Nature Communications, investigadores de la Universidad de Bergen (Noruega), del IRTA-Instituto de Ciencias del Mar (CSIC) y del Instituto de Biología Evolutiva (CSIC-UPF), en España, presentan el descubrimiento y el origen evolutivo de una nueva subfamilia de canales moleculares. El estudio apunta que estos canales moleculares pueden haber permitido a los insectos convertirse en el grupo dominante de la tierra.

 

El estudio está liderado por Joan Cerdà, investigador del IRTA en el Instituto de Ciencias del Mar del CSIC y Roderick Nigel Finn, de la Universidad de Bergen. Ha contado con la participación de Xavier Bellés, del Instituto de Biologia Evolutiva (CSIC-UPF).

 

Excluyendo las bacterias, los insectos representan más de la mitad de la biodiversidad del mundo.  Se les considera el grupo terrestre con más éxito desde el punto de vista evolutivo en la historia de la vida. La extraordinaria explosión de diferentes estilos de vida de insectos se debe a su capacidad de colonizar ambientes muy diversos, desde aquellos con condiciones excepcionalmente áridas, a otros con temperaturas a muchos grados bajo cero.

 

Sin embargo, los insectos no son capaces de regular su temperatura corporal, por lo que su  éxito ha estado asociado con la aparición de una serie de adaptaciones para la supervivencia frente a la desecación y la congelación. Entre otras estrategias, está la acumulación de altos niveles de alcoholes, como glicerol o sorbitol, en órganos específicos, lo que evitaría la congelación y la desecación.

 

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Hasta ahora no estaba claro cómo los insectos transportan el glicerol través de las membranas celulares. Estudios anteriores habían sugerido que los principales grupos de insectos habían perdido los canales de membrana conocidos como acuagliceroporinas, que normalmente transportan glicerol al interior de las células. Estos canales surgieron en bacterias y organismos multicelulares, y son distintos de los canales que transportan únicamente agua, conocidos como acuaporinas.

 

En este estudio, los científicos han descubierto que los insectos holometábolos (el grupo de insectos evolutivamente más avanzado y con  mayor biodiversidad) tienen genes específicos denominados entomogliceroporinas (Eglps) que codifican canales de agua mutados con la capacidad de transportar glicerol. Mediante estudios genéticos, los científicos han demostrado que las Eglps están estrechamente relacionados con una acuaporina humana, que es un canal selectivo de agua.

 

Para entender cómo los genes evolucionaron en los insectos, los científicos han generado insectos mutantes específicos para imitar el proceso evolutivo y han demostrado que una sola mutación en las mismas regiones centrales de los canales humanos y de insectos es capaz de convertir un canal de agua en uno de glicerol de tipo Eglp y viceversa. Después, han reconstruido detalladamente la historia evolutiva de las Eglps y las acuagliceroporinas ancestrales en organismos multicelulares. Los resultados demuestran que  las Eglps sustituyen a la acuagliceroporinas en insectos holometábolos.

 

En base a la evidencia experimental, los autores sugieren que las acuagliceroporinas desaparecidas en los insectos fueron suplantadas por los canales Eglp, probablemente porque las Eglps tienen una mayor capacidad de transporte de glicerol. Por tanto, el estudio representa un ejemplo de la selección natural darwiniana a nivel molecular.

 

Curiosamente, el origen de las Eglps, coincidió con períodos de temperaturas fluctuantes que llevaron a períodos de glaciación. Esto podría haber favorecido la aparición de la fase de pupa en el ciclo de vida de los insectos. Esta fase, que es particularmente vulnerable a las bajas temperaturas, acumula altos niveles de glicerol. Los datos sugieren que esta innovación de la pupa, y de la metamorfosis holometábola, podría no haber surgido de no existir las Eglps. (Fuente: CSIC)

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