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.
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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].

A la búsqueda de un diagnóstico rápido, económico y fiable de la COVID-19

El método empleado se basa en técnicas espectroscópicas y podría ayudar a los sanitarios a reconocer en cuestión de minutos los casos de COVID-19.

Origen: A la búsqueda de un diagnóstico rápido, económico y fiable de la COVID-19|Inteligente

La URJC, el Hospital de Alcorcón y la empresa Boscalia unen esfuerzos para la detección rápida del COVID-19

Empleando la técnica de espectroscopía del infrarrojo cercano. La URJC, el Hospital de Alcorcón y la empresa Boscalia unen esfuerzos para la detección rápida del COVID-19.

Origen: La URJC, el Hospital de Alcorcón y la empresa Boscalia unen esfuerzos para la detección rápida del COVID-19|Alcorconhoy.com

Idean en la URJC un nuevo método de detección rápida y económica de Covid-19

Este método, que está en fase de desarrollo, podría ayudar a los sanitarios a reconocer en cuestión de minutos los casos de Covid-19

Origen: Idean en la URJC un nuevo método de detección rápida y económica de Covid-19 |eldiario.es

El Gobierno Valenciano acelera la investigación de una innovadora técnica para detectar el Covid-19

La Generalitat Valenciana ha acelerado los permisos y ha ofrecido sus recursos para que un equipo madrileño formado por investigadores de la universidad Rey Juan Carlos, URJC, y la startup Boscalia Technologies puedan probar una innovadora técnica de infrarrojos para detectar el Covid-19 en fluidos humanos.

Origen: El Gobierno Valenciano acelera la investigación de una innovadora técnica para detectar el Covid-19| La Vanguardia

Idean en la URJC un nuevo método de detección rápida y económica de Covid-19 | La Vanguardia

El grupo de investigación ‘Covinirs’, integrado por científicos de la Universidad Rey Juan Carlos (URJC) y de la empresa Boscalia Technologies, ha ideado un innovador método “de diagnóstico rápido, económico y fiable de la enfermedad Covid-19” basado en técnicas espectroscópicas.

Origen: Idean en la URJC un nuevo método de detección rápida y económica de Covid-19 | La Vanguardia

La URJC idea un nuevo método de detección rápida y económica del Covid-19 | Sanidad Madrid

El grupo de investigación ‘Covinirs’, integrado por científicos de la Universidad Rey Juan Carlos (URJC) y de la empresa Boscalia Technologies, ha ideado un innovador método “de diagnóstico rápido, económico y fiable de la enfermedad COVID-19” basado en técnicas espectroscópicas.

Origen: La URJC idea un nuevo método de detección rápida y económica del Covid-19 | Sanidad Madrid

La Universidad Rey Juan Carlos desarrolla un método innovador para la detección rápida y económica del coronavirus

Un grupo de investigación del a Universidad Rey Juan Carlos trabaja, en colaboración con la empresa Boscalia Technologies, en un método innovador para diagnosticar el coronavirus de manera rápida y económica.

Origen: La Universidad Rey Juan Carlos desarrolla un método innovador para la detección rápida y económica del coronavirus / laSexta.com

Así funcionaría la espectroscopía infrarroja para la detección precoz del COVID-19 / La Sexta

Boscalia Technologies y la Universidad Rey Juan Carlos trabajan en un estudio para usar la espectroscopía infrarroja en el diagnóstico del COVID-19. Esta nueva técnica podría suponer un antes y un después en la detección del coronavirus.

Origen: Así funcionaría la espectroscopía infrarroja para la detección precoz del COVID-19 / laSexta.com

Los diferentes organismos modelo. Capítulo 6: nematodos

Caenorhabditis-elegans. Juergen Berger.
Imagen de microscopía electrónica del nemátodo Caenorhabditis elegans. Fuente: Juergen Berger / Max Planck Institute for Developmental Biology, Tübingen, Alemania

Los nematodos son gusanos de pequeño tamaño (0,1 – 2,5 mm) con un cuerpo alargado y cilíndrico, no segmentado, que presentan simetría bilateral (Gil Recio, 2016). El filo Nematoda consta de más de 25000 especies descritas, aunque se estima que podría haber hasta un millón de especies, siendo el cuarto filo más grande del reino Animalia (Khan, 2017). Se han adaptado prácticamente a cualquier ecosistema, encontrándose en agua salada y dulce, en tierra en regiones tropicales, polares e incluso en alta montaña. Casi la mitad de los nematodos son parásitos, incluyendo especies patógenas para el ser humano (Gil Recio, 2016).

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Imagen donde se ven las tres capas embrionarias dentro de la Gástrula

Los nematodos son animales triblásticos (Gil Recio, 2016), es decir, durante su desarrollo embrionario se diferencian tres capas embrionarias: endodermo, ectodermo y mesodermo. Estas capas darán lugar a los tejidos y órganos de los animales adultos. En cambio, los Diblásticos solo presentan las dos primeras capas embrionarias. Esta es una forma de clasificar a los animales en función de su desarrollo embrionario.  Una característica principal y que les diferencia de otros filos de gusanos es que son psudocelomados. Esto significa que su mesodermo invade parcialmente el blastocele (cavidad que se genera durante la blastulación) durante el desarrollo embrionario quedando reducido a espacios intersticiales (Khan, 2017).

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Procesos de segmentación, blastulación y grastulación durante el desarrollo embrionario.

La alimentación de estos animales va a depender de si son parásitos o  son formas de vida libre. Las especies de vida libres se alimentan de diversos materiales, incluyendo algas, hongos, pequeños animales, materia fecal y restos de otros animales. Estas especies tienen un papel importante en procesos de descomposición. Entre las especies parásitas, las enfermedades más destacadas causadas a los humanos son: la anisakiasis, la triquinosis, la anquilostomiasis y la elefantiasis (Gil Recio, 2016).

Caenorhabditis elegans

El nematodo Caenorhabditis elegans es considerado un organismo modelo en investigación desde 1960. Este organismo tiene gran importancia en diversos campos como: neurobiología,  biología del desarrollo , genética, toxicología biomédica, neurociencia y en el estudio del cáncer entre otros. Esto se debe a que posee genes, vías y proteínas homologas a las del ser humano. Además en esta especie se descubrió la muerte celular programada (Parada et al, 2017).

C. elegans es un gusano diminuto del suelo, de poco más de un milímetro. Se alimenta de microorganismos y micronutrientes. Es un gusano pluricelular en forma de tubo alargado. Su cuerpo, al igual que el de los nematodos, esta recubierto por una cutícula exterior. No presenta ojos, pero tiene cierta capacidad de percibir intensidades luminosas. Además, dado que su cuerpo es transparente, se puede visualizar con microscopía diferentes procesos biológicos (Valls, 2011).

Las características que lo hacen importante como organismo modelo son las siguientes: un genoma bien caracterizado, facilidad de mantenimiento, pequeño tamaño, posibilidad de mantener en condiciones de laboratorio mediante una dieta de E. coli (muy económico), un ciclo de vida corto (3 días), gran numero de crías (más de 300), y la simplicidad a la hora de estudiarlo, ya que los adultos hermafroditas tan solo tienen 959 células sómaticas (Parada et al, 2017).

Para leer el capítulo anterior: capítulo 5

Para leer el siguiente capítulo:capítulo 7

REFERENCIAS

Gil Recio, C. (2016). “Nematodos, características y ejemplos”. Revista digital sobre animales y mascotas. naturaleza y Turismo. [online]. Disponible en: https://invertebrados.paradais-sphynx.com/nematodos/nematodos-caracteristicas.htm [Último acceso: 19 Abr. 2020].

Khan (2017). “Reino Animalia: Phyla Rotifera, Nematoda y Annelida”. Khan academy. Disponible en: https://es.khanacademy.org/science/biologia-pe-pre-u/x512768f0ece18a57:reino-animalia-y-sus-caracteristicas/x512768f0ece18a57:animalia-clasificacion/a/reino-animalia-phyla-rotifera-nematoda-y-annelida [Último acceso: 19 Abr. 2020].

Parada, L.; Gualteros, A.; Sanchez, R. (2017). Caracterización fenotípica de la cepa N2 de Caenorhabditis elegans como un modelo en enfermedades neurodegenerativas. NOVA 15 (28): 69-78.

Valls, L. (2011). “Seres modélicos. Entre la naturaleza y el laboratorio”. CSIC. [online] Disponible en: http://seresmodelicos.csic.es/ [Último acceso: 19 Abr. 2020].