Insectos con 3 pares de alas

En 250 millones de años de evolución de los insectos, la aparición de nuevas alas no tiene precedentes. Las transformaciones y pérdidas de las alas, sí, pero las adiciones, nunca. Un equipo del Instituto de Biologie du Développement de Marsella-Luminy (CNRS / Université d’Aix-Marseille 2) ha roto esta creencia, aportando la prueba de que el casco exuberante de Membracidae, un grupo de insectos relacionados con las cigarras, es en realidad un tercer par del modificado profundamente las alas. Este descubrimiento se publica en la revista Nature el 5 de mayo de 2011 y también cuenta en su portada.

Membracidae (1), o treehoppers, son una familia de insectos, en relación con las cigarras, cuyas diversas especies compiten entre sí en cuanto a la originalidad de sus formas, texturas y colores. Esta diversidad es en gran medida conferida por una estructura bastante sorprendente que cubre una gran parte de sus cuerpos: un ‘casco’. Esto a veces se asemeja a una hormiga en posición de ataque, a veces una caída de aves, una hoja muerta, una espina, etc Antes de que el equipo dirigido por Nicolas Gompel y Benjamin Prud’homme, ambos investigadores del CNRS, que estudió con un microscopio electrónico, el origen evolutivo de esta estructura aún muy debatida.

A diferencia de la bocina del escarabajo rinoceronte, el casco de Membracidae no es una consecuencia simple de la cutícula (2), pero un apéndice dorsal unido a cada lado del tórax por una articulación, con los músculos y una membrana flexible que permiten que se mueva . Estas observaciones anatómicas han sido confirmados por el equipo de investigadores a nivel genético: los mismos genes que están involucrados en el desarrollo del casco y las alas. Membracidae así podría ser insectos con tres pares de alas, una de las cuales está muy modificadas y irreconocibles.

Este descubrimiento es el primer ejemplo de un cambio en el plan de cuerpo de los insectos mediante la adición de una innovación evolutiva. Este plan está definido por un cuerpo dividido en tres partes (cabeza, tórax y abdomen), un par de antenas, tres pares de patas y, más frecuentemente, dos pares de alas, siempre presentes en el segmento de segunda y tercera del tórax. Sin embargo, las variaciones en este plan general existe. En dípteros, tales como moscas o mosquitos «, por ejemplo, las alas posteriores se reducen a pequeños apéndices redondos conocidos como balanceadores. En coleópteros (escarabajos, mariquitas, maybugs, etc), la primera pareja se transforma en los élitros, duros y de color a menudo «alas» que protegen las alas posteriores. En algunos insectos, las alas incluso han desaparecido totalmente. Este es el caso de las pulgas y los piojos, que tienen un estilo de vida parasitaria, o chinches rojas, comúnmente conocidos como errores de fuego.

¿Cómo podría un nuevo par de alas aparecen en Membracidae?» En los insectos, la formación del ala es normalmente reprimida en todos los segmentos de los genes Hox, excepto en el segundo segmento torácico y el tercero «, explica Gompel. ¿Podría ser que el gen Hox, que interviene en el primer segmento del tórax, no se expresa en Membracidae? No, la proteína Hox, el producto del gen, es, en efecto detectado en los cascos en formación. ¿Podría el gen Hox estar inactivo? Una vez más, la respuesta es no: cuando se inyecta en Drosphila, está claro que inhibe la formación de las alas. » Nos enfrentamos a una paradoja: un gen Hox que es capaz de reprimir la formación del ala, pero no lo hace. Creemos que los cambios evolutivos en lugar de afectar el programa genético de la formación del ala: estos genes pueden haber vuelto insensibles a la represión del gen Hox «, añade Gompel Estos resultados van en contra de la idea de que el plan del cuerpo se regirán únicamente por los genes Hox. . De hecho, el gen Hox no ha cambiado, mientras que el plan de cuerpo ha cambiado.

Desde su aparición alrededor de 40 millones de años, el casco de la Membracidae ha sido totalmente liberado de las limitaciones estructurales vinculadas a la fuga. «Yo n resumen, es un ala que ya no es un ala. Liberado de su función de vuelo en este grupo de insectos, esta ala ha sido capaz de diversificar su forma y textura sin moderación «, concluye Prud’homme.

 

El casco de Membracidae adopta las más variadas formas en diferentes especies de la misma familia


© CNRS / Nicolas Gompel

El casco de Membracidae adopta las más variadas formas en diferentes especies de la misma familia.


 

Notas:

(1) Membracidae, o treehoppers, son una familia de insectos similares a las cigarras. En Francia, sólo existen 4 especies, mientras que miles de especies viven en el ocultamiento de los bosques tropicales de América del Sur y Asia. Su casco que les permite camuflarse o para asustar a – y escapar así – los depredadores … 
(2) La cutícula es el esqueleto de los insectos. Es un exo-esqueleto, una cáscara protectora que les permite reducir las pérdidas de agua en el aire.

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