sábado, 7 de abril de 2007

Los insectos siguen un modelo por Rodriguez Alfredo

Los insectos sociales, artífices de estructuras complejas de organización, actúan de la misma forma que lo hace la naturaleza para introducir cambios en las características de los organismos superiores, según una investigación interdisciplinar que ha conseguido incluso modelizar estos procesos. Por Eduardo Martínez de la Fe. Los insectos sociales construyen nidos, caminos o cementerios tan sofisticados que son imposibles de concebir individualmente, lo que ha despertado el interés de la ciencia por comprender los mecanismos que permiten a estos insectos construir estructuras complejas. Ahora se han descifrado por primera vez estos mecanismos, gracias a las técnicas combinadas de las ciencias no lineales y la etología: la morfogénesis de estas estructuras sociales complejas se basa en el mecanismo de activación e inhibición que se produce en la formación de algunas características de los organismos superiores y demuestra que los insectos sociales de alguna forma reproducen estas inestabilidades biológicas para construir todo el conjunto de estructuras espaciales que caracteriza su organización social. En la naturaleza se necesitan dos elementos para configurar un modelo biológico: la activación y la inhibición. La activación es el proceso de regeneración que amplifica las pequeñas variaciones que se producen en el proceso de concentración de nuevas características, como el cambio en el color de la piel de un animal. La inhibición es la que permite que las nuevas cualidades se concentren en un lugar del espacio y produzcan un cambio localizado y no general, lo que establece singularidades. El ejemplo de las rayas de los tigres o de las cebras es el más elocuente al respecto. Doble mecanismo La construcción de estructuras sociales complejas por parte de los insectos responde a estos mecanismos de activación e inhibición, ya que en el momento de construir un cementerio, las hormigas eligen el sitio donde han de amontonar los cadáveres no por selección individual, sino por comportamiento espontáneo de individuos que coinciden en el depósito. Al mismo tiempo, concentran los cadáveres en un mismo punto, tal como hace la pigmentación de la piel de algunos animales, dejando otros espacios para las demás actividades. Los insectos no poseen ninguna representación previa o planificación de la estructura global que van a construir. Estas estructuras, como los nidos, cementerios, caminos, etc., requerirían para su concepción la dimensión de varios centenares de insectos, pero surgen como resultado de las interacciones individuales y de la interacción de estos individuos con el entorno. El resultado es una estructura global que escapa por completo a la dimensión del individuo, ya que la información pormenorizada en cada uno de ellos tiene un tamaño mucho más pequeño que el de la estructura resultante. Trascendencia individual Es decir, la arquitectura tiene una dimensión que escapa a la capacidad de cada uno de sus creadores, que han participado en su construcción sin percibir el alcance de su actuación individual. La investigación, en la que han participado el CNRS de Francia, la Universidad Paul Sabatier de Toulouse, la Universidad Libre de Bruselas, la Universidad Politécnica de Cataluña y el Santa Fe Institute, y que se ha publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, ha estudiado una estructura compleja bien conocida de las hormigas, la creación de cementerios para almacenar los cadáveres, basándose en experimentación y modelización. La investigación ha analizado concretamente las densidades de cadáveres alojados y los tamaños de los muros construidos por las hormigas, así como la distribución espacial. Ha determinado que estos comportamientos se pueden modelizar matemáticamente, ya que en condiciones iniciales y de densidad idénticas, las agregaciones de cuerpos siguen siempre los mismos patrones, tanto en el modelo matemático como en la realidad de las hormigas, lo que permite incluso predecir con exactitud el desarrollo de un cementerio. La verdad de Turing La investigación demuestra por vez primera que las estructuras espaciales producidas por los insectos sociales utilizan procedimientos similares a los formulados por Alan Turing hace cincuenta años para explicar la morfogénesis de diversas cualidades de especies animales como el color de la piel de tigres y jirafas, según el principio de activación-inhibición. Del trabajo se desprende una nueva visión del conocimiento animal y, más particularmente, de la capacidad cognitiva individual necesaria para producir en grupo estructuras complejas.

jueves, 5 de abril de 2007

Insectos y evolución: descubren secretos sobre el exoesqueleto y las alas por Rodriguez Alfredo

Un equipo de biólogos ha descubierto la estructura y secuencia genética de la hormona que hace que los insectos desarrollen sus corazas externas y permite que extiendan sus alas. Estos resultados responden a más de 40 años de preguntas sobre el desarrollo de los insectos. Trabajando con la mosca de la fruta, los investigadores determinaron la secuencia genética de la hormona "bursicon" (en castellano se la llama bursicona), que se ha confirmado es la responsable de endurecer el exoesqueleto después de cada muda de un insecto mientras crece hasta la edad adulta, y descubrieron también que es responsable de permitir a los insectos en desarrollo que entiendan sus alas. La investigación fue publicada de julio el 13 en la revista Current Biology por Hans-Willi Honegger y Elisabeth Dewey, biólogos e investigadores de Vanderbilt University en la universidad de Cornell y la universidad de Washington, Seattle. Honegger espera que esta investigación y los estudios en curso sirvan para identificar el receptor de la hormona bursicona, lo que abrirá caminos para controlar pestes. "La bursicona es absolutamente necesaria para la supervivencia del insecto. Cuando uno conoce el receptor y tambien la hormona, se puede producir un inhibidor que se ajuste al receptor", explicó. "Actuaría solamente en los insectos que están en el proceso de muda, de modo que se puede usar en el tiempo exacto en el que están mudando los insectos específicos de esa plaga. Esto es especialmente aplicable a los brotes epidémicos de insectos plaga como las langostas migratorias, que mudan juntas por millares". La mosca de la fruta, Drosophila melanogaster (Diptera: Drosophilidae), es una colaboradora esencial en la investigación biológica. Las mismas características que la hacen muy molesta en nuestras cocinas —tamaño pequeño, reproducción prolífica y crecimiento rápido— hacen que sea un modelo perfecto para estudiar genética y desarrollo. Ha sido el foco de la investigación de millares de científicos por más de 100 años. A pesar de tanto estudio riguroso, la estructura genética de una de las hormonas claves que están implicadas en el desarrollo de la mosca de la fruta, bursicona, seguía siendo desconocida. "[La hormona] bursicona fue descubierta en 1935. Un estudio de Gottfried Fraenkel en 1962 demostró su papel en el endurecimiento y oscurecimiento de la cutícula", dijo Honegger. "Ahora tenemos la primer información verdadera sobre ella, una información que la gente tenía sobre otras hormonas de los insectos hace 15 años, así que estamos muy entusiasmados". Los insectos deben desprenderse de su vieja piel o cutícula externa periódicamente para crecer. La nueva cobertura externa se endurece y su color se oscurece. Ambos procesos ocurren por la activación de una serie de cinco hormonas. Desde 1990 se conocían la estructura, secuencia genética y características bioquímicas de cuatro de estas hormonas; la de la quinta, bursicona, no. Utilizando métodos bioquímicos, los investigadores apuntaron a determinar la secuencia genética y estructura molecular de la bursicona para confirmar que ésta era la que iniciaba el proceso de endurecimiento. En la primera fase del trabajo, el equipo se puso en la tarea de determinar la secuencia genética de la bursicona. Utilizando cucacrachas, los estudiantes de Honegger pudieron colectar y purificar una pequeña muestra de la hormona. Enviaron esta muestra a un laboratorio en la universidad de Harvard que la secuenció químicamente y envió de regreso las cuatro cortas secuencias de aminoácidos de los que estaba compuesta la muestra. Utilizando esta secuencia, Dewey, investigadora pos doctoral en el laboratorio de Honegger, corrió unas búsquedas en el genoma de la mosca de la fruta y encontró que cuatro de las tres secuencias se repetían en el gen CG13419 de la mosca de la fruta. Ella comparó la secuencia con genomas conocidos de otros insectos y también encontró las secuencias en ellos, lo que llevó al equipo a determinar que la bursicona tiene la misma secuencia genética en las distintas especies. Entonces los investigadores utilizaron la información de secuenciación para determinar la estructura de la molécula de la bursicona. Encontraron que su estructura la hace miembro de un grupo de moléculas conocidas como proteínas del nodo cistina. Las proteínas del nodo cistina son muy conocidas debido a su estructura molecular, que se repite en las especies de mamíferos, de tres lazos de aminoácidos unidos en una configuración específica y única. La proteína conocida como factor del crecimiento tiene la configuración del nodo de cistina. "Lo excitante es que esta es la primera proteína del nodo cistina que cumple una función que se ha encontrado en los insectos", dijo Honegger. "Lo que se puede extraer de esto es que la naturaleza es verdademente muy ahorrativa. Crea la misma estructura y la usa para diferentes funciones". Honegger y sus colegas quisieron llevar sus hallazgos al siguiente nivel, determinando que la secuencia genética que habían encontrado de hecho codificaba a la bursicona, cosa que lograron gracias a los resultados de unas investigaciones anteriores con células nerviosas. Se comprobó en moscas de la fruta transgénicas. En la prueba final, Susan McNabb de la universidad de Washington observó moscas de la fruta mutantes con exoesqueletos que mostraban defectos o que no se habían endurecido por completo. Encontró que todas estas mutantes tenían mutaciones en el gen que habían identificado para la bursicona. Las mutantes mostraron además una sorpresa: no sólo no se formaban bien su cubiertas exteriores, sino que no podían expandir sus alas. "Esto significa que la bursicona tiene una segunda función, no sólo para el endurecimiento del exoesqueleto sino para la extensión de las alas", dijo Honegger.

sábado, 31 de marzo de 2007

LA CRÍA DE INSECTOS Y SUS APLICACIONES EN LA CONSERVACIÓN POR RODRIGUEZ ALFREDO

Cuando se habla de cría de insectos en cautiverio en muchas ocasiones se asocia esta actividad a prácticas educativas o como un simple pasatiempo o afición. La cría de insectos presenta una serie de aplicaciones biológicas que van más allá de ser un sistema de producción de individuos. Lo primero que se debe decidir cuando se desea iniciar un procedimiento de cría en cautiverio es su finalidad. Si el objetivo es el de obtener una serie de ejemplares para mantener colecciones de referencia de insectos, esta actividad se simplifica a contar con lo necesario para la producción de individuos. Pero si el objetivo es el de estudiar ciclos vitales, patrones de comportamiento e inclusive la obtención de varias generaciones consecutivas, se requiere de una metodología especifica que permita mantener las especies de manera que puedan ser estudiadas en cualquier momento sin alterar las condiciones de vida, ni el medio físico en que se desarrollan (Verdugo, 1995).
Para que el proceso de cría sea exitoso, es conveniente obtener un conocimiento preciso del hábitar en el cual viven las especies que se pretender criar, sus condiciones de temperatura, humedad, régimen alimenticio, duración de sus diferentes estados, tipo de metamorfosis, etc. Así mismo se debe tener en cuenta los riesgos que conlleva la cría en un medio de reducido espacio, las infecciones, la desecación, el canibalismo, e incluso otros riesgos por mecanismos fisiológicos desconocidos (Carabajal, 1995). Contando con esta información y siguiendo la metodología adecuada, es posible realizar diversas investigaciones de acuerdo con el objetivo que se persigue. La cría en cautiverio permite el desarrollo de estudios de ciclos de vida completos, de comportamiento animal y de relaciones de parasitismo; así mismo, es posible iniciar programas de control de plagas para aquellas especies de importancia agrícola, así como también la instauración de programas de conservación de especies, los cuales van desde el mantenimiento de poblaciones hasta el uso y manejo sostenible de especies de insectos promisorias.
El conocimiento de los ciclos de vida de los insectos puede dar respuesta a muchos intereses, desde el esclarecimiento de las relaciones filogenéticas, hasta explicaciones de tipo adaptativo sobre las estrategias de historia de vida y otros cuestionamientos de índole ecológico y sistemático. Una de las inquietudes enmarcadas dentro del manejo sostenible de las especies está relacionada precisamente con el conocimiento de los ciclos de vida, ya que esto permite dar respuesta a preguntas como:
• Cómo se producen los cambios a través del tiempo en cuanto a crecimiento y desarrollo?
• Qué condiciones ambientales aseguran el éxito de los ciclos de vida?
• Cómo se relacionan la calidad y la cantidad de alimento con la bioenergética de los procesos del desarrollo?
La cría de insectos, junto con el seguimiento de los ciclos de vida de las especies, no solamente permite estudiar los aspectos más relevantes sobre su biología, sino que además facilitan los programas de manejo para el control de plagas en aquellas especies que son de importancia agrícola. Así, es posible identificar las relaciones entre la fenología de las especies en observación con las principales plantas hospederas que puedan tener importancia económica.
La cría en cautiverio de insectos como los escarabajos resulta en ocasiones complicada debido a los variados hábitos alimenticios de los diferentes grupos de Coleoptera. No ocurre lo mismo para el caso de órdenes esencialmente comedores de hojas, como por ejemplo, el orden Lepidoptera. Para la cría de escarabajos de hábitos xilófagos, saprófagos o saproxilófagos, se debe seguir una metodología y cuidados especiales. Luego de la captura de una pareja, ésta debe ser transferida a un terrario de vidrio suficientemente amplio para poder mantener a los adultos. El terrario debe estar a una temperatura cercana a la del entorno natural de los escarabajos y contar con un sustrato compuesto por una mezcla de tierra o humus y madera descompuesta. A los adultos se les debe dar alimentación adecuada a base de líquidos dulces o trozos de fruta fresca, como banano o papaya. Si los ejemplares fueron encontrados en un tronco caído, es recomendable proporcionarles trozos de madera del mismo tronco. Luego del apareamiento del macho y la hembra se obtendrán los huevos, los cuales pueden ser recuperados cuidadosamente del fondo del terrario y transferidos a cajas de plástico individuales donde seguirán su desarrollo hasta convertirse en larva. Para alimentar los estados larvales se les debe mantener con dietas artificiales, mezclas de maderas blancas, materia orgánica y humus, que permiten el normal crecimiento y desarrollo hasta llegar la etapa adulta (Amat, et al , 2003).
Especies de escarabajos emblemáticas de Colombia como el escarabajo hercules Dynastes hercules (Coleoptera: Melolonthidae: Dynastinae), han sido criadas bajo condiciones controladas en cautividad con el fin de c aracterizar sus estados inmaduros (huevo, larva de primer, segundo y tercer instar, pupa, imago), cuantificar las variaciones de talla y biomasa de los estados larvales y analizar el crecimiento de las larvas en relación con el consumo de alimento, entre otros objetivos (Gasca, 2002). Dynastes hercules es una especie que, debido a su alta capacidad reproductiva, su fácil manejo y a su ciclo de vida controlable, presenta características favorables para el establecimiento de procedimientos de cría en cautiverio, con los cuales es factible iniciar programas de conservación. Debido a su gran talla, vistosidad y colores, esta especie neotropical es muy apreciada en países europeos y asiáticos, en donde es considerada como una “mascota”; constituyéndose en la mayoría de los casos en un elemento de tráfico ilegal.
Gracias a la información biológica obtenida a partir de este tipo de estudios, ha sido posible la elaboración y realización de planes de manejo, uso sostenible y conservación de las poblaciones del escarabajo hércules en Colombia. Teniendo en cuenta su carácter de recurso biológico como producto forestal no maderable, se ha propuesto la implementación de sistemas de aprovechamiento comercial bajo condiciones in situ de poblaciones de escarabajos hercules. (Gasca, 2003). Los sistemas de aprovechamiento son medios de producción basados en el manejo poblacional en vida libre de carácter monoespecífico o multiespecífico y permiten hacer uso del hábitat natural de los escarabajos sin causar ningún tipo de perturbación al ecosistema manteniendo así las condiciones naturales a las cuales están adaptadas las especies. El desarrollo de estas iniciativas constituye una alternativa productiva sostenible que permite el manejo racional del bosque tropical, y una oportunidad para que las comunidades rurales encuentren una fuente de ingresos alterna a partir del manejo sostenible de recursos naturales in situ.
Literatura citada
AMAT. G., M. G. ANDRADE & H. J. GASCA. (Eds). 2003. Escarabajos y mariposas: tesoros de la amazonia. Proyecto: “FACTIBILIDAD BIOLOGICA, ECONOMICA Y SOCIAL DE LA CRIA DE INSECTOS: UNA EXPERIENCIA CON MARIPOSAS (LEPIDOPTERA) Y ESCARABAJOS (COLEOPTERA)”. Notas Divulgativas del Instituto de Ciencias Naturales: Nueva Serie. No 1.CARABAJAL. E. 1995. Cría de Carabus en cautividad. Boletín de la SEA. Sociedad Entomológica Aragonesa. 9: 17-20.GASCA. H. J. 2002. Crecimiento y desarrollo de Dynastes hercules (L.), (Coleoptera: Melolonthidae: Dynastinae); Un estudio parcial de su ciclo de vida. Tesis de grado. Departamento de Biología. Universidad Nacional de Colombia.GASCA. H. J. 2003. Protocolos para el manejo de especies de escarabajos Dynastes spp., en sistemas de aprovechamiento comercial. En: Becerra M. T. 2003 (ed). Lineamientos para el manejo sostenible de sistemas de aprovechamiento de recursos naturales in situ .VERDUGO. A. 1995. Experiencias en la cría en cautividad de coleópteros. Boletín de la SEA. Sociedad Entomológica Aragonesa. 9: 21-23.

viernes, 30 de marzo de 2007

¿Qué es un Insecto? POR RODRIGUEZ ALFREDO

¿Qué es un Insecto? Los Insectos son artrópodos (su cuerpo es duro por lo que sus articulaciones son blandas, lo que les permite tener movimientos, ya sea de sus patas, antenas u otros apéndices). Sus principales características es que poseen seis patas, y su cuerpo está segmentado en 3 partes (cabeza, tórax y abdomen), no tienen un esqueleto interno, en vez de éste, poseen un exoesqueleto (esqueleto externo). El cuerpo de los insectos está principalmente compuesto de Quitina, lo que les da la característica, en general, de un cuerpo duro y lustroso. Estos hermosos artrópodos poblan gran parte de nuestro planeta, cosa que han logrado por su gran capacidad de adaptación a todos los hábitad. Algunos ejemplos de insectos son los escarabajos, mariposas, avispas, hormigas, etc. No son insectos las arañas, los cienpies ni los chanchitos de tierra.
¿Qué es la Entomología? La Entomología es la ciencia que trata y estudia a los insectos, tanto en sus aspectos biológicos particulares como en sus relaciones de parentesco.La Entomología a medida que han pasado los años ha tenido que ir especializándose, en ramas que desean conocer en detalle a estos pequeños individuos, es asi como ha surgido la Entomología Agrícola, como respuesta a los ataques que sufrían los monocultivos, asi también surgió la Entomología Forestal, entomología Veterinaria y la Entomología Médica. No es dificil comprender el por que de querer enteder a los insectos y su comportamiento, ya que nuestro entedimiento sobre ellos nos ayuda por ejemplo a hacer frente a las plagas que arrazan nuestros cultivos. Esta ciencia, surgió hace mucho tiempo atrás, ya en la época de los filósofos se admiraba a estos pequeños animales, uno de ellos fue Aristóteles.Los primeros científicos se dedicaron a observar sus comportamientos por mera curiosidad y a medida que paso el tiempo debido a la interrelación con estos animales, el hombre se vio en la necesidad de saber más aún de éstos. Fue así que surgió la imperiosa necesidad de ordenarlos y agruparlos. Así los primeros científicos los agruparon ya sea por diferencias morfológicas (diferencias fisicas), hábitos alimenticios, aparatos bucales, etc. Como consecuencia de esto se debía crear un sistema de clasificación general para poder clasificarlos científicamente. Así Carl Linneus, el padre de la clasificación actual crea en el año 1758 la Nomenclatura Binomial, en su conocido Sistema Naturae, en el cual trata de agrupar a los insectos en una de serie de categorias.Su proposición es simple y está basado en la especie, la cual debe llevar un nombre en latín y conformado por dos palabras: la primera, cuya letra inicial es mayúscula, representa al género (agrupación de especies que comparten ciertas características), seguida de otra palabra que es la que individualiza a la especie en sí. En suma es como si se escribiera primero el apellido y luego el nombre de pila; estos nombres aparecen en las publicaciones siempre en letra cursiva. Lama guanicoe (guanaco, animal emparentado con la vicuña: Lama vicugna) Al final del nombre aparece el apellido del investigador que describió por primera vez la especie, a lo cual se puede agregar el año en que publicó esa descripción. Tal como en los demás organismos vivos, en los insectos las especies se agrupan en géneros, los géneros se agrupan en familias y estas últimas en Órdenes, conformando la agrupación de todos los Órdenes el grupo de los insectos (Clase Insecta). En resumén, la clasificación de los seres vivos es un sistema jerarquizado de categorías.