L’interruptor de la metamorfosi dels insectes

L’interruptor és la proteïna E-93. La seva presència és abundant en els embrions d’insectes primitius, com escarabats i llagostes, de l’ou dels quals surt una nimfa semblant a un adult en miniatura. No obstant, en algun moment de l’evolució, van aparèixer espècies amb poquíssim E-93 als seus embrions. Això va donar lloc al naixement de larves completament diferents dels adults, com passa en les papallones, les arnes, les abelles, els escarabats, les formigues i les mosques.

Aquest és el quadro planteja que un estudi recentment publicat a PNAS, en el qual han participat investigadors de l’Institut de Biologia Evolutiva (IBE-CSIC-UPF). 

¿Què és la metamorfosi dels insectes?

Uns quants insectes primitius sense ales no canvien la seva forma al llarg de la vida. D’altres experimenten una metamorfosi simple: passen d’una fase de nimfa, que s’assembla a un adult sense ales, a la fase adulta. Però els insectes més avançats tenen una metamorfosi completa: tenen larves que són completament diferents dels adults i passen d’un estadi a l’altre per una fase de transició, la crisàlide.

Des d’un punt de vista evolutiu, tenir dos cossos diferents al llarg de la vida té molts beneficis. «Permet utilitzar recursos alimentaris completament diferents», explica Xavier Bellés, coautor del recent treball.

El cas de l’escarabat alemany

Fins fa poc, la maquinària molecular de la metamorfosi era poc coneguda. En anys recents, ha quedat clar que l’increment d’una proteïna (l’E-93) està associada amb el passatge de la forma juvenil a la forma adulta en tots els insectes.  

Els científics de l’IBE-CSIC-UPF han estudiat la presència d’aquesta proteïna al llarg de la vida d’una espècie d’escarabat, la Blattella germanica. Es tracta de l’escarabat alemany, petit i vermellós, molt comú en ciutats com Barcelona (juntament amb l’americà, que és gran i marró). En la penombra de l’insectari de l’institut es crien uns 300 adults d’aquesta espècie cada dia. 

Els investigadors van notar que als embrions d’aquest insecte, que té metamorfosi simple, hi ha moltíssima E-93. Llavors, van tractar les mares perquè tinguessin embrions amb escassa E-93. Aquests embrions van resultar inviables.

El titellaire de la metamorfosi

Va ser llavors quan van acudir a bases de dades sobre el nivell d’E-93 en els embrions d’altres desenes d’espècies d’insectes. A l’analitzar-los es van adonar que la proteïna era alta en els de metamorfosi simple, com l’escarabat alemany, i baixa en els de metamorfosi completa 

«La nostra interpretació és que la mateixa proteïna que determina la formació d’un adult en fases avançades de la vida també influeix en la formació d’un adult en miniatura [la nimfa] a partir de l’embrió», explica Bellés. Si és abundant, l’insecte emprèn la ruta de la metamorfosi simple. Si escasseja o és absent, s’obre l’oportunitat de generar un organisme completament diferent de l’adult, la larva. «El nivell d’E-93 modifica tot el programa genètic de l’insecte: segons el seu nivell, s’instal·la el programa de la nimfa o el de la larva», resumeix Bellés. 

Notícies relacionades

Un estudi confirma que es pot restaurar la biodiversitat

Creat el grup d’experts per al traspàs de Rodalies

«L’E-93 regula l’activitat de molts altres gens: és exactament el que buscaríem per explicar alguna cosa com la metamorfosi», comenta Stuart Reynolds, entomòleg i investigador emèrit de la Universitat de Bath, no implicat en el treball. «En els insectes amb metamorfosis complexes, l’E93 està suprimida a l’embrió, i això resulta en larves que tenen característiques més diferents dels adults», afegeix.

Reynolds traça un fascinant paral·lelisme amb la interpretació de la metamorfosi completa que va donar Aristòtil. Segons el filòsof grec, passava perquè els ous s’obrien abans que el desenvolupament embrionari s’hagués completat: la larva era un embrió sortit a deshora de l’ou. «La conclusió és semblant. La metamorfosi és qüestió de temps de desenvolupament. Però el pas decisiu és diferent de la versió d’Aristòtil: la supressió de l’E-93 significa que l’organisme impedeix activament el desenvolupament de l’adult», conclou.