Una de les característiques dels insectes és que tenen un exosquelet rígid, la qual cosa els protegeix de depredadors i de possibles agressions ambientals. El problema és que aquest exosquelet rígid els impedeix créixer. Tanmateix, els insectes han resolt aquest problema mitjançant un procés de mudes periòdiques de l’exosquelet, per les quals, a cada muda s’incrementa la mida del mateix.

Una altra característica important dels insectes és la metamorfosi, per la qual una forma juvenil, una nimfa o una pupa, es transforma en adult i completa la formació d’unes ales i d’un sistema reproductor funcionals. Normalment, les ales tenen forma de làmina membranosa molt fràgil, per la qual cosa seria mecànicament molt complicat que experimentessin una muda. Per evitar aquest problema, els insectes simplement deixen de mudar un cop han arribat a l’estat adult, alat.

Com ho han fet? D’una manera molt radical: un cop arriba a adult, la glàndula que produeix l'hormona que desencadena les mudes (anomenada glàndula protoràcica) s'autodestrueix. Quant als mecanismes que determinen l’autodestrucció, fins ara es creia que l’element decisiu era un factor de transcripció anomenat FTZ-F1.

Tanmateix, un estudi realitzat a l’Institut de Biologia Evolutiva (IBE), un centre mixt deL CSIC i la Universitat Pompeu Fabra, per Xavier Bellés i Orathai Kamsoi sobre la panerola alemanya, Blattella germanica, ha revelat que allò que fa FTZ-F1 és determinar la producció d'un altre factor, denominat E93, que és el que realment desencadena la destrucció de la glàndula mitjançant un procés de mort cel·lular programada.

FTZ-F1 : un únic precursor al darrere de l'estadi adult dels insectes

En essència, l'experiment per demostrar-ho consistí en reduir la producció de FTZ-F1 al final del darrer estadi larvari, i comprovar que l’insecte no produïa E93 a la glàndula protoràcica i que aquesta no s’autodestruïa quan l’insecte mudava a adult. Alhora, en reduir directament la producció d’E93 en les mateixes condicions, s’observaven els mateixos efectes: muda adulta però mantenint intacta la glàndula protoràcica.

L'equip va observar que aquests adults que conserven la glàndula protoràcica en la seva forma adulta són capaços de mudar un altre cop, tot i que no poden desprendre’s completament de l’antic exosquelet. El fet de poder provocar la formació d’un adult (amb ales, doncs) capaç de mudar un altre cop pot servir de model de muda d’ales per a estudiar les efímeres, els únics insectes que són capaços de mudar un altre cop quan han adquirit ales funcionals. També pot servir per estudiar fins a quin punt és reversible un programa cel·lular determinat prèviament, com ho és la metamorfosi.

El resultats obtinguts tenen també una transcendència evolutiva en encaixar en la teoria proposada recentment sobre l’origen de la metamorfosi dels insectes per part de Xavier Bellés, responsable d'aquest estudi i Investigador Principal del grup evolució de la metamorfosi dels insectes (Belles, X. 2020. Insect metamorphosis. Academic Press, London). "Durant la metamorfosi dels insectes passen, entre d’altres, dues coses: una és que es forma una ala funcional en passar a adult, i l'altra que es destrueix al mateix temps la glàndula protoràcica. Fins ara se sabia que E93 té un paper molt important en la formació de l'ala adulta. El fet d'haver revelat que E93 també té un paper important en la destrucció de la glàndula protoràcica proporciona un sòlid suport a la teoria esmentada sobre l'origen de la metamorfosi", conclou Bellés.

Article de referència: Kamsoi, O., i Belles, X. 2020. E93-depleted adult insects preserve the prothoracic gland and molt again. Development. Oct 19: dev.190066. doi: 10.1242/dev.190066.