Descubren el mecanismo de la metamorfosis de los insectos

Científicos del Instituto de Biología Evolutiva (IBE) de Barcelona han descubierto el mecanismo que controla la formación de la pupa, el estado por el que pasan algunos insectos en su metamorfosis desde ser larva a pasar a ser adulto, lo que podría ayudar a desarrollar insecticidas contra las plagas.

Los investigadores han descubierto que E93, Krüppel-Homolog 1 y Broad-Complejo son proteínas que actúan secuencialmente para dirigir la metamorfosis y que si se inhibe cualquiera de las tres, el insecto no llegará a ser adulto y por tanto no podrá reproducirse.

El estudio, que ha publicado la revista PLOS Genetics explica el mecanismo clave que regula el proceso de metamorfosis de los insectos, como el proceso de las orugas que se convierten en mariposas.

Aunque la gran mayoría de insectos hacen la metamorfosis, estos se pueden dividir en dos grupos según si es sencilla, pasando de larva a adulto directamente como las cucarachas, o si es completa, es decir, pasando por paso intermedio de pupa, como en el caso de escarabajos, mariposas o moscas.

De hecho, «la aparición de la metamorfosis completa y de la pupa en particular fue una innovación evolutiva para permitir una transformación morfológica más grande y que así las formas juveniles y adultas no tuvieran que competir por las fuentes de alimento», ha explicado David Martín, codirector del estudio junto con Xavier Franch.

A pesar de conocer los principales agentes implicados en la regulación de este proceso, hasta ahora no se conocía cómo interactuaban.

Los mismos investigadores del IBE ya descubrieron en 2014 que la proteína E93 es la responsable de promover la metamorfosis.

Ahora, el mismo grupo de científicos ha podido desentrañar la red de regulación que coordina la formación de la pupa.

En primer lugar, utilizando diferentes insectos con metamorfosis sencilla y completa, han estudiado los niveles de expresión de E93, Krüppel-Homolog 1 y Broad-Complex en las diferentes fases del desarrollo.

En paralelo, han forzado la reducción de los niveles de las tres proteínas mediante la utilización de ácido ribonucleico (ARN) de interferencia para así ver cuáles eran las consecuencias.

Los resultados indican que el primer elemento en actuar es Krüppel-Homolog 1, que mantiene a E93 a raya y así el insecto se queda en fase juvenil.

Al final de esta etapa, Krüppel-Homolog 1 desaparece haciendo que los niveles de E93 aumenten considerablemente y se inicie la metamorfosis.

En el caso de los insectos con una metamorfosis simple, aquí se acaba la historia, pero los investigadores han visto que en los insectos que hacen una metamorfosis completa existe otro pico de Krüppel-Homolog 1 al final de la vida juvenil, corto, pero suficiente para reprimir de forma momentánea a E93 y así frenar el paso directo a adulto.

Esta inhibición puntual de E93, es la que permite la expresión de Broad Complex, encargado de promover la formación de la pupa.

Este estudio ha permitido caracterizar cómo interactúan los elementos imprescindibles de la metamorfosis entre ellos, a fin de generar un nuevo estadio del desarrollo, la pupa.

«Gracias a los nuevos conocimientos se podrán diseñar nuevos insecticidas que actúen en los diferentes niveles del ciclo vital de los insectos», ha afirmado Franch.

«Las tres proteínas son esenciales y muy específicas para los insectos, así que inhibiendo sólo una ya se lograría controlar las plagas de cucarachas y otros insectos», ha concluido.