¡Los animales también realizan fotosíntesis!

Un reciente descubrimiento de investigadores franceses plantea que los insectos pueden realizar la síntesis de energía a partir de pigmentos  de la misma forma en que plantas, algas y bacterias realizan la fotosíntesis.

Foto: Wikimedia

La fotosíntesis es uno de los procesos fundamentales de la vida, bajo el cuál se sustenta la existencia de la mayoría de los seres vivos sobre el planeta. Permite transformar la energía lumínica en energía química almacenada en moléculas orgánicas llamadas lípidos, proteínas, carbohidratos y ácidos nucleicos. Toda esta energía se intercambia entre las células a partir de una molécula llamada trifosfato de adenosina o simplemente ATP.

El proceso de la fotosíntesis es realizado por plantas, algas y bacterias fotosintéticas, que en el pasado fueron las causantes de las cantidades de oxígeno atmosférico que hoy nos permiten respirar y obtener energía de los alimentos, como ATP. ¿Pero que hay con respecto a los animales? Generalmente entendemos que la fotosíntesis es una actividad excluyente del reino animal puesto que no poseen los fotopigmentos necesarios para realizarla.

No obstante esto fue desmentido el 2010 en un artículo publicado por los investigadores Nancy Morán y Tyler Jarvik en la revista Science, y que demostró que la producción de  pigmentos carotenoides(pigmentos asociados a los colores rojo y anaranjado)  no era una exclusividad de plantas, mciroorganismos, e incluso algunos hongos, si no que unos insectos llamados pulgones o áfidos del guisante - Acyrthosiphon pisum (Insecta: Aphidae) - también poseen genes que codifican múltiples enzimas necesarias para la biosíntesis de carotenoides. Estos pigmentos están presente en la variedad naranja, puesto que estos pulgones son polimórficos (tienen diferentes formas) y los hay en colores blanco, anaranjado y verde, y se han obtenido por transferencia lateral de genes desde los hongos.

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Lo anterior es solo una evidencia de que los animales si pueden sintetizar fotopigmentos y no solo son adquiridos producto de una dieta vegetariana, como es el caso en los animales.  En ellos los carotenoides tienen como función el control de la oxidación o la detección de la luz en algunos animales más primitivos. Sin embargo todo este paradigma ha sido revolucionado con un reciente artículo publicado por Jean Christophe Valmalette y colaboradores de la Universidad du Sud Toulon de Francia, quienes han descubierto que los pulgones pueden sintetizar una mayor cantidad de ATP en función la cantidad de carotenoides, propios de su pigmentación, en las diferentes variedades (blanco, naranja o verde).

Para esto obtuvieron clones a partir de un único ejemplar progenitor anaranjado, ya que estos animales pueden reproducirse de manera partenogenética (implica solo una carga genética aploide en el huevo, por lo cual son clones) los que fueron expuesto a condiciones estresantes del medio bajándoles la temperatura hasta 8ªC lo que originó pulgones únicamente del color verde. Los de tonalidad blanca se obtuvieron cuando condiciones de alta densidad poblacional y por ende escases de los recursos, fueron utilizadas para obtener los clones. Finalmente las poblaciones de clones anaranjados se obtuvieron en condiciones optimas de crecimiento y densidad poblacional a 22ªC

Con estos diferentes fenotipos (blanco, naranjo y verde) los investigadores extrajeron los carotenoides y probaron que los pulgones de color verde tenían una mayor cantidad de pigmentos. Y no solo eso.

También encontraron que las poblaciones de los diferentes fenotipos, al ser expuestas a oscuridad y a la luz, tenía una diferencia en la cantidad de ATP sintetizada gracias a la concentración de pigmento.

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Sorprendentemente los investigadores comprobaron que aquellos pulgones verdes (que se obtuvieron por condiciones ambientales estresantes de 8C)  sintetizaban una mayor cantidad de ATP cuando eran expuestos a la luz. Esto fue probado midiendo la cantidad de NAD+/NADH – molécula que participa en el proceso de fotosíntesis a través de la ganancia de electrones que permiten la síntesis de energía – la cual fue mayor en pulgones naranjas (con fotopigmento) que en pulgones blancos (sin fotopigmento)

Lejos de plantear certezas sobre el conocimiento biológico, estas investigaciones plantean grandes preguntas y revolucionan por completo el concepto del reino animal. Cabe preguntarse ¿Para que necesitan los pulgones realizar síntesis de ATP a partir de sus fotopigmentos? ¿Qué tan similar es este proceso a la fotosíntesis realizada tradicionalmente por plantas, algas y bacterias?

 Según los investigadores  la dieta de los pulgones está basada en azúcares que succionan del floema de la planta, suficiente para obtener gran cantidad de ATP y no se explican porqué estos insectos tendrían esta forma alternativa de generar energía.

Los autores proponen que este sistema fotosintético podría funcionar como un sistema de reserva cuando el combustible se agota, de la misma forma como funcionan los automóviles híbridos a combustión/electricidad, y sería utilizado por los insectos cuando las condiciones del medio sean muy desfavorables para la obtención tradicional de energía.

Este nuevo enigma de la naturaleza nos hace darnos cuenta que las certezas absolutas en ciencia no existen, y que mucha son las sorpresas que nos deparan estos fabulosos animales. Ojalá muchas cosas nuevas puedan revolucionar la biología, la química y otras disciplinas, a partir de este descubrimiento.

Para saber más:

http://pasalavida.org/2012/08/21/primera-prueba-de-fotosintesis-en-insectos/

http://www.sciencemag.org/content/328/5978/624.full

http://www.nature.com/srep/2012/120816/srep00579/full/srep00579.html

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La música de los insectos

Los insectos son músicos natos, en los campos prehistóricos o en los actuales paisajes posmodernos su música ha sido banda sonora de la vida terrestre. Aunque han pasado siglos desde que sus sonidos nos han acompañado, llevamos poco tiempo estudiando las razones y las formas que tienen para producirlos.

Bioacústica de insectos

Hombre grabando sonidos Foto: bioacústica.blogger.mx

El estudio de los sonidos de los insectos en un inicio se hacía con los instrumentos mínimos: nuestros oídos, ya que no contábamos con la tecnología adecuada para la grabación y visualización de las onda sonoras. A partir de la segunda mitad del siglo XX aparecieron medios de grabación y reproducción de mayor fidelidad, portabilidad y con la posibilidad de grabar mayor rango de frecuencias, fue cuando el estudio del sonido producido por animales empezó su mejor etapa.

La ciencia que se encarga del estudio de estos sonidos es la bioacústica, que nos ayuda a conocer las particularidades sonoras de cada ser vivo. Gracias a esta ciencia podemos identificar nuevas especies y facilitar su clasificación ya que si un sonido se produce de una forma que no hemos identificado anteriormente, querrá decir que la anatomía de la especie que lo produce es distinta a las que conocemos. También nos ayuda a conocer los procesos de comunicación sonora en diferentes especies y así estudiar la relación de los sonidos con su evolución.

Alas, vientos y percusiones.

No todos los insectos tienen el don de la música, pero aquellos que la tienen pueden utilizar diferentes mecanismos para  hacerla. Las formas en las que producen sonido se clasifican en 4 tipos, que pueden ser producto de sus actividades cotidianas o de un sistema de comunicación altamente complejo.

Mariposa Sphingidae Foto: Flickr Autor: Alexey

Por una parte existen insectos que hacen ruido durante sus actividades normales como al alimentarse, limpiarse o cuando vuelan. Un ejemplo es el sonido de los mosquitos, consecuencia de la gran velocidad a la que aletean. Otro mecanismo es cuando el insecto golpea su cuerpo contra algo, en este caso el ejemplo ideal son las termitas, que producen sonido al golpear sus cabezas contra la tierra como señal de alarma.

Los dos mecanismos restantes requieren de una morfología específica en el insecto, ya que por una parte existen los sonidos producidos cuando una corriente de aire atraviesa un órgano de su cuerpo y por otra aquellos producidos por membranas de resonancia o por medio de estructuras de estridulación.

Un ejemplo de instrumento de viento es la mariposa Sphingidae, que crea sonido cuando el aire pasa por su trompa, podríamos decir que es un mecanismo con el que estamos bastante familiarizados, ya que cuando hablamos el proceso es hasta cierto punto similar.

Para ejemplificar el uso de membranas el lugar común son las cigarras que todos conocemos por sus sinfonías nocturnas. Los machos de esta especie tienen una membrana en su abdomen cuya analogía podría ser un instrumento de percusión, cuando el insecto hace vibrar la membrana ésta resuena en su duro abdomen.

Saltamontes Foto: Elvis Santana

Finalmente cuando hablamos de estructuras de estridulación hablamos de grillos, saltamontes o langostas, y lo primero que me viene a la cabeza es: música tropical ¿Por qué? La respuesta es simple, estos insectos tienen una estructura que puede asimilarse a un güiro y que consiste en una parte que se llama lima y otra de nombre rascador que al frotarse producen el sonido. Esta estructura puede encontrarse en el tórax, en las patas, abdomen o en sus élitros, que son alas rígidas que no tienen una función de vuelo.

Como vemos algunos de los mecanismos sonoros de los insectos no tienen una función comunicativa, pero son los menos, ya que el sonido producido por los insectos casi siempre tendrá el propósito de que alguien lo escuche.

Cantos de amor y de grandeza

La comunicación entre insectos no siempre se realiza de manera sonora, también pueden ser olfatoria, visual o gustatoria, sin embargo, su comunicación sonora es mucho más perceptible para nosotros y al igual que en los humanos, el sonido de los insectos tiene funciones bien determinadas, como defender su territorio, avisar de una amenaza, ponerse de acuerdo entre ellos o buscar a la pareja ideal.

Un ejemplo del uso del sonido para dar a conocer su jerarquía después de ganar una batalla está en las cucarachas gigantes de Madagascar, que producen un sorprendente silbido al exhalar viento por sus poros respiratorios.

Bichos copulando. Foto: stock.xchng Autor: Saavem

Los insectos acuáticos Micronecta scholtzi que usan el mecanismo de  estridulación alcanzan hasta los 99 decibeles, que pueden compararse con el sonido de una gran orquesta, y su propósito es opacar el canto de sus rivales a la hora de buscar una hembra para aparearse.

Otro ejemplo son las mariposas de la especie Heliconius cydno, de las cuales un estudio reciente de la Universidad de Florida revela que usan sonidos de muy bajo volumen para comunicarse, aparentemente para alejar a sus rivales.

Como estos, muchos bichos pueden producir sonidos por los mismos propósitos que lo haríamos nosotros. Algunos tratan de conquistar una pareja cantando bajo la luna y otros tratan de intimidar a su enemigo o mostrar su poderío gritando con bravuconería. Como vemos, el sonido y la música en la naturaleza está presente desde los más pequeños hasta los más grandes.

Algunos sitios recomendados:

Cuento: Un jardín de voces de Alberto Ruy-Sánchez.

http://acceda.ulpgc.es/bitstream/10553/3403/1/0234608_00005_0009.pdf

La canción del grillo jurásico.

http://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2012/02/120207_grillo_jurasico_sonido_recreacion.shtml

La cucaracha gigante de Madagascar.

http://www.nationalgeographic.es/animales/insectos/cucaracha-madagascar


6abriela.07@gmail.com
 

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