Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio propusieron una hipótesis para explicar la escasez de insectos en los ambientes marinos. Creen que el mecanismo químico único de los insectos, que involucra oxígeno molecular y una enzima llamada multicobre oxidasa-2 (MCO2), para endurecer sus caparazones les da una ventaja en tierra pero una desventaja en el mar.

La nueva hipótesis dice que tiene que ver con cómo se fortalecen sus caparazones.

Los científicos sugieren que la enzima única MCO2, que ayuda a los insectos a endurecer sus caparazones, es la razón por la que son tan raros en ambientes marinos pero tan exitosos en tierra.

Científicos de la Universidad Metropolitana de Tokio han propuesto una hipótesis que explica por qué los insectos son tan raros en los ambientes marinos. Anteriormente demostraron que los insectos desarrollaron un mecanismo químico único para endurecer sus caparazones que utiliza oxígeno molecular y una enzima llamada multicobre oxidasa-2 (MCO2). Ahora, argumentan, esto les da una desventaja en el mar, mientras que les da una ventaja en tierra, y coloca a MCO2 en el centro de la evolución ecológica de los insectos.

Los insectos son algunas de las criaturas vivas más exitosas del planeta. Se dice que constituyen la biomasa más grande de todos los animales terrestres y tienen un impacto significativo en el ecosistema global. Sin embargo, su abundancia se ve compensada por su asombrosa rareza en el mar. Muy pocos insectos llaman hogar al mar, a pesar de que sus ancestros biológicos vinieron de allí. Es un misterio omnipresente en la ciencia, que los científicos han estado tratando de responder durante muchos años.

Los crustáceos endurecen sus escamas con calcio, mientras que los insectos las endurecen con oxígeno. Estos coinciden con lo que es abundante en sus respectivos hábitats. Crédito: Universidad Metropolitana de Tokio

Ahora, investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio dirigidos por el profesor asociado Tsunaki Asano han propuesto una solución basada en la genética evolutiva. La última genética molecular nos enseña que tanto los crustáceos como los insectos forman parte de la misma familia, Pancrustacea, y que los insectos fueron una rama que salió del mar y se adaptó a la tierra. Comparten una característica importante, que es un exoesqueleto que consta de una capa cerosa y una cutícula resistente.

En un trabajo anterior, el mismo equipo demostró que cuando los insectos se adaptaron a los ambientes terrestres, desarrollaron un gen único que produce una enzima llamada multicobre oxidasa-2 (MCO2) que les ayuda a endurecer sus cutículas usando oxígeno. MCO2 media una reacción en la que el oxígeno molecular oxida compuestos llamados catecolaminas en la epidermis, convirtiéndolos en agentes endurecedores y de unión a la superficie. Esto contrasta con los crustáceos, que endurecen su piel utilizando calcio del agua de mar. El equipo afirma que esto hace que la Tierra sea más adecuada para los insectos debido a la abundancia de oxígeno. El mar es ahora un entorno duro debido a la falta de oxígeno y la abundancia de los organismos más adaptados.

Pero no es solo que el mar ya no sea hospitalario para los insectos. El endurecimiento y secado de la piel a través de la ruta MCO2 conduce a una sustancia biológica que no solo es protectora, sino también liviana. Ellos plantean la hipótesis de que esta puede ser la razón por la que los insectos adquirieron la capacidad de trepar a las plantas, deslizarse y, finalmente, volar. Esto les permitió migrar y ocupar nichos previamente vacíos en el ecosistema, una poderosa fuerza impulsora que impulsó su gran número. Una vez más, esto contrasta con los crustáceos, cuyo caparazón es significativamente más denso, con una fuerte relación entre la densidad y el grado de calcificación.

Por supuesto, los insectos no son los únicos artrópodos adaptados a la tierra, por lo que MCO2 claramente no es absolutamente necesario para el éxito en los «nichos terrestres». Sin embargo, la naturaleza de la cutícula del insecto dice mucho sobre su éxito en el medio ambiente terrestre. De hecho, el equipo cree que MCO2 puede ser una característica definitoria de los insectos: «Sin MCO2, no hay insectos». Su trabajo promete un punto culminante completamente nuevo del papel que la esclerodermia pudo haber jugado en la evolución de los insectos y la formación terrestre.

Referencia: «Implicaciones ecológicas evolutivas para la posible contribución del sistema de esclerodermia a la evolución y formación de insectos en la Tierra» por Tsunaki Asano, Kosei Hashimoto y R Craig Everroad, 17 de abril de 2023, disponible aquí. Entomología fisiológica.
DOI: 10.1111 / Aleta 12406

Financiamiento: Asociación Japonesa para la Promoción de la Ciencia