Los diferentes organismos modelo. Capítulo 7: insectos

Los insectos son el grupo más numeroso del reino animal, hay un millón de especies descritas y se estima que hay entre 6 y 10 millones de especies sin descubrir (Wilson, 2015). Los insectos representan el 80% de las especies animales conocidas en la actualidad (García et al, 2012). Fueron los primeros animales en volar y son los únicos invertebrados con dicha capacidad (Wilson, 2015). En cuanto a su taxonomía, pertenecen al filo Arthopoda, al subfilo Hexapoda y a la clase Insecta.  

Dentro del filo Artropodos, son el subfilo mas importante y a su vez, esta clase se ha dividido en al menos 30 ordenes(Wilson, 2015). No obstante, su clasificación es bastante compleja a causa de su gran diversidad. La clase insecta se divide en dos subclases, en función de la presencia y estructura de las alas García et al, 2012):

  • Subclase Apterigotos: insectos sin alas, se trata de un grupo menos evolucionado. No presentan metamorfosis.
  • Subclase Pterigotos: insectos con alas o secundariamente ápteros, son un grupo más evolucionado, más especializados y más abundante que el de los Apterigotos. Se divide en dos infraclases:
    • Neópteros: las alas están plegadas hacia atrás.
    • Paleópteros: no plegan las alas sobre el abdomen.
collage
Insectos. A: Escarabajos, B: tijereta, C: Mosca, D: chinche, E: abeja, F: mariposa, G: saltamontes, H: caballito del diablo. / Pixabay.com. Collage por Gómez, M (2020).

Dentro de los neópteros, los ordenes mas importantes son: coleópteros (escarabajos, gorgojos, mariquitas, cantáridos, etc), dermápteros (tijeretas), dípteros (moscas y mosquitos), hemípteros (chinches y cigarras), himenópteros (abejas, avispas y hormigas), lepidópteros (mariposas y polillas) y ortópteros (saltamontes y grillos). En paleópteros, destaca el orden odonatos (libélulas y caballitos del diablo) (García et al, 2012 & Contreras, 2014).

Los insectos presentan una anatomía externa común, presentan un exoesqueleto compuesto por placas duras, impermeables y ligeras llamadas escleritos, unidas por articulaciones flexibles. Su cuerpo esta diferenciado en tagmas (García et al, 2012):

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Sistemas bucales de insectos
  • Cabeza (1 par de antenas, ojos compuestos, hasta 3 ocelos y diversos aparatos bucales).
  • Torax (3 segmentos; 3 pares de patas y hasta 2 pares de alas).
  • Abdomen (9 -11 segmentos con apéndices muy reducidos o ausentes, a veces 2 a 3 cercos).

En cuanto a los sistemas bucales, se pueden diferenciar 4 básicos: (A) aparato masticador ej., ortópteros), (B) cortador-chupador (ej., himenópteros), (C) chupador en espiritrompa (lepidópteros) y (D) chupadorr (ej., dípteros).

Los insectos respiran por un sistema de tráqueas, por su sistema circulatorio circula hemolinfa. Normalmente son ovíparos, y la mayoría no suelen cuidar los huevos hasta su eclosión. Tras la eclosión, muchos  sufren metamorfosis (Contreras, 2014). Por ejemplo los saltamontes experimentan una metamorfosis incompleta, en estado juvenil (ninfa) es muy parecido al adulto pero en miniatura. En cambio, las mariposas sufren una metamorfosis completa, la cría (larva) pasa por cuatro fases distintas hasta alcanzar el aspecto adulto (Wilson, 2015).

Los insectos son muy diversos en su modo de vida. Han surgido en tierra firme, pero tienen una gran capacidad de adaptación y por eso se pueden encontrar en zonas de agua dulce y costeras, en desiertos, en las cumbres más elevadas, etc. (García et al, 2012). También existen insectos parásitos como los piojos o las ladillas. Sin embargo, dado que no pueden sobrevivir a la congelación, no hay insectos en los polos. En las zonas tropicales es donde se encuentra la mayor diversidad de insectos (Contreras, 2014).  Sin embargo, sí hay un insecto capaz de habitar en la Antártida, el insecto  Belgica antárctica (Alvarez, 2018).

Los insectos no se deben confundir con los arácnidos, escorpiones, crustáceos o ciempiés que también son artrópodos, pero no insectos. El insecto más pequeño mide alrededor de 150 micrómetros, mientras que el más grande, durante el carbonífero (hace 350 ma.) llegó a medir 75 cm (Contreras, 2014).

Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster es conocida como la mosca de la fruta o del vinagre. Esta especie es un pequeño insecto dentro del orden dípteros (Valls, 2011). Los dípteros presentan ojos compuestos grandes y en general, 3 ocelos. Un aparato bucal chupador-picador. Las alas anteriores son transparentes y presentan poca venación, mientras que las posteriores están modificadas en halterios o balancines (García et al, 2012). Las moscas de género Drosophila son unas 900 especies de pocos milímetros distribuidad por todo el planeta, salvo en climas extremos. Drosophila melanogaster  se alimenta de las colonias de levadura que crecen encima de manzanas, uvas, plátanos y otras frutas dulces (Valls, 2011).

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Fotografía de un díptero, en vista dorsal (García et al, 2012).

La mosca de la fruta es uno de los organismos modelo con mayor renombre en la investigación. Este organismo lleva mas de cien años dentro del laboratorio. Inicialmente se uso para experimentos sobre evolución, dado su corto ciclo de vida (10-15 días) permitía estudiar la aparición y transmisión de mutaciones en generaciones sucesivas, sometidas a diferentes condiciones ambientales. Posteriormente se vio la idoneidad de esta especie para estudios genéticos. A partir de las moscas mutantes, Thomas H. Morgan, Alfred Sturtevant, Calvin B. Bridges y Hermann Müller  realizaron diversos experimentos, los cuales constituyen el cuerpo de la Teoría cromosómica de la Herencia (Valls, 2011).

Hoy en día, este organismo esta siendo muy útil en los estudios del cáncer, en los procesos de formación de tumores y metástasis. También permite estudiar temas relacionados con la conducta, algunos de estos  estudios se centran en los ritmos circadianos entre actividad e inactividad, otros se fijan en aspectos como el aprendizaje y la memoria a partir de las reacciones olor y el gusto. También conductas relacionadas con la acción a las drogas y el alcohol, para determinar qué mecanismos celulares y moleculares básicos que hay detrás de las conductas adictivas (Valls, 2011).

Capítulo 6.

REFERENCIAS

Alvarez, J (2018).El único insecto de la Antártida, que puede sobrevivir dos años congelado, es también el único animal terrestre que vive allí. La brújula verde. Disponible en: https://www.labrujulaverde.com/2018/05/el-unico-insecto-de-la-antartida-que-puede-sobrevivir-dos-anos-congelado-es-tambien-el-unico-animal-terrestre-que-vive-alli [Último acceso: 26 Abr. 2020].

Contreras, R. (2014). Los insectos. La guía. Disponible en: https://biologia.laguia2000.com/zoologia/los-insectos [Último acceso: 26 Abr. 2020].

García, A., Outerelo, R., Ruiz, E., Aguirre, J., Almodóvar, A., Alonso, J., Benito, J., Arillo, A. (2012). Prácticas de Zoología Estudio y diversidad de los Artrópodos Insectos. Reduca (Biología). Serie Zoología. 5 (3): 42-57.

Wilson, E. (2015). Insectos (hacia 400000000 a C.). En: Gerald, M. & Gerald, G. (eds). El libro de la biología. Del origen de la vida a la epigenética, 250 hitos de la historia de la biología: 36. Librero, AB Kerkdriel, Países Bajos.

Valls, L. (2011). “Seres modélicos. Entre la naturaleza y el laboratorio”. CSIC. Disponible en: http://seresmodelicos.csic.es/ [Último acceso: 26 Abr. 2020].

“La Sociedad saldrá reforzada si se apoya en la Universidad y en la ciencia” | madrimasd

Declaraciones del Consejero madrileño de Ciencia, Universidades e Innovación al programa radiofónico ‘Mas de Uno’ de Onda Cero

Origen: “La Sociedad saldrá reforzada si se apoya en la Universidad y en la ciencia” | madrimasd

El análisis genético sugiere que el coronavirus ya circulaba por España a mediados de febrero | madrimasd

Un estudio de los 28 primeros genomas del virus descarta la existencia de un ‘paciente cero’ español

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Buscando el lado positivo, SARS-CoV-2 y su impacto en el medio ambiente

Autoras: Blanca Silván Ros y Claudia Fernández Grande

El coronavirus o SARS-CoV-2 provoca una enfermedad llamada COVID-19 que fue declarada como pandemia por la Organización Mundial de la Salud (OMS), con más de 2,4 millones de positivos repartidos por todo el mundo y con más de 171.000 muertes. Esto ha llevado a la mayoría de países a detener su actividad en la mayor medida posible (1).

Entre las buenas noticias que se pueden dar en esta situación, se encuentra la recuperación de más de 659.739 pacientes, aunque todavía no se haya conseguido frenar la propagación del virus (2). Otro dato positivo es la publicación de imágenes captadas por los satélites de la Agencia Espacial Europea, mostrando cómo el confinamiento debido al coronavirus ha reducido la contaminación. Es decir, existe una reducción de la actividad industrial y del transporte y vehículos por las calles, que ha tenido un impacto positivo en el medio ambiente (3).

¿Por qué es tan buena noticia la reducción de contaminantes?

Nos centraremos en dos contaminantes: el dióxido de carbono (CO2) y el dióxido de nitrógeno (NO2).

El carbono en su forma más básica, es un elemento químico. Cuando se habla de emisiones de carbono, se refiere específicamente al CO2. De forma natural, este gas se libera a la atmósfera de diversas maneras. Su mayor fuente es el intercambio de CO2 entre los océanos y la atmósfera. Otras formas de emisión natural es la respiración de animales y plantas o cuando estos se descomponen, la respiración de los organismos del suelo para producir energía. La naturaleza mantiene la mayoría de estas emisiones en equilibrio, las plantas absorben CO2 por la fotosíntesis y los océanos absorben la mayoría de CO2 que liberan (4).

Sin embargo, los humanos, extrayendo, refinando, transportando y quemando combustibles fósiles como el carbón, gas natural y petróleo, liberamos mucho más carbono y otros gases de efecto invernadero a la atmósfera. Con esta suma extra de CO2 se provoca que la naturaleza no pueda mantener el equilibrio (5).

El dióxido de nitrógeno, es una sustancia contaminante de vida breve que permanece en la atmósfera menos de un día antes de depositarse o reaccionar con otros gases, lo cual significa que se mantiene cerca del lugar de emisión. La mayoría de sus emisiones son producto del uso de motores diésel y otras actividades humanas como el tráfico, generación de energía y calefacción (6). El NO2 es un importante indicador de calidad del aire, altas concentraciones de este, pueden afectar al sistema respiratorio y agravar patologías (7).

Para resumir, el CO2 y el NO2 son gases de efecto invernadero que absorben la radiación y evitan que el calor escape de nuestra atmósfera. Este exceso de calor crea patrones climáticos alterados, promedios de temperatura global más altos y otros cambios en el clima. Es decir, el conocido cambio climático o calentamiento global (8).

Italia

Según explica la propia Agencia Espacial Europea (ESA), la contaminación en el aire de Italia se ha reducido sobre todo en su zona más afectada por el coronavirus, en su norte. Ha bajado de manera drástica después del inicio de la cuarentena (1). Se puede observar en la Figura 1.

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Figura 1. Agencia Espacial Europea (ESA), correspondiente al satélite Copernicus Sentinel-5P. Estas imágenes muestran las emisiones de dióxido de nitrógeno en Italia desde enero de 2020 hasta marzo de dicho año.
China

El confinamiento en China ha llevado a los niveles más bajos de contaminación atmosférica de NO2 reduciéndose un 36% comparado con el mismo periodo el año pasado, esto se puede observar en la Figura 2. Además, se ha observado una reducción de las emisiones de CO2 entre un 15 y 40 por ciento en los sectores industriales. Las emisiones totales de CO2 en China se han reducido al 25% siendo el 6% de las emisiones totales del planeta.  (9).

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Figura 2. Agencia Espacial Europea (ESA), correspondiente al satélite Copernicus Sentinel-5P. Estas imágenes muestran las emisiones de dióxido de nitrógeno en China desde diciembre de 2019 hasta febrero de 2020.
España

En España, el confinamiento también ha llevado a una reducción de los contaminantes. Los niveles de NO2, ha disminuido una media del 64% en las principales ciudades españolas tras las medidas decretadas para la lucha contra el coronavirus. Donde más han bajado ha sido en Barcelona (83%), en Madrid (73%) y en Valencia (64%) (7).

Figura 3 España def
Figura 3. Agencia Espacial Europea (ESA), correspondiente al satélite Copernicus Sentinel-5P. Estas imágenes muestran las emisiones de dióxido de nitrógeno en España de marzo de 2019 y marzo de 2020.

Esta situación debería abrir los ojos a toda la población, es posible reducir nuestro impacto al medio ambiente. Hay que animarse y tomar medidas como impulsar las energías renovables, reducir el transporte entre los diferentes pasos de producción y obtener materiales que no están hechos de petróleo (4).

Bibliografía
  1. Los efectos positivos del coronavirus en el medio ambiente, por ELNUEVODIA (2020). Revisado 21/04/2020; https://www.elnuevodia.com/ciencia/ciencia/nota/losefectospositivosdelcoronavirusenelmedioambiente-2553415/
  2. El mapa mundial del coronavirus, por RTVE.es (2020). Revisado: 21/04/2020; https://www.rtve.es/noticias/20200401/mapa-mundial-del-coronavirus/1998143.shtml
  3. Perez, A (2020). La Agencia Espacial Europea muestra cómo el coronavirus reduce la contaminación. Revisado: 21/02/2020; https://www.msn.com/es-es/motor/noticias/la-agencia-espacial-europea-muestra-c%C3%B3mo-el-coronavirus-reduce-la-contaminaci%C3%B3n/ar-BB11iBP2
  4. What are Carbon Emissions and why do they matter?, por EarthHero (2017). Revisado: 21/04/2020; https://earthhero.com/carbon-emissions/
  5. Álcantara V, Padiila E. Análisis de las emisiones de CO2 y sus factores explicativos en las diferentes áreas del mundo. Departament d’Economia Aplicada 2005.
  6. Baja la contaminación en Europa luego de las limitaciones impuestas por el coronavirus, por the Associated Press (2020) Revisado: 21/04/2020; https://www.elnuevodia.com/ciencia/ciencia/nota/bajalacontaminacioneneuropaluegodelaslimitacionesimpuestasporelcoronavirus-2553379/
  7. Así ha bajado la contaminación del aire en las principales ciudades de España, por 20minutos (2020) Revisado: 21/04/2020; https://www.20minutos.es/noticia/4202599/0/asi-ha-bajado-la-contaminacion-del-aire-en-las-principales-ciudades-de-espana/
  8. Garduño R. ¿Qué es el efecto invernadero?. Cambio climático: una visión desde México 2004; 27-39.
  9. Dominique M. Analysis of Coronavirus and carbon emissions 2020.