Una de las características de los insectos es que tienen un exoesqueleto rígido, lo cual los protege de depredadores y de posibles agresiones ambientales. El problema es que ese exoesqueleto rígido les impide crecer. Sin embargo, los insectos han resuelto este problema mediante un proceso de mudas periódicas del exoesqueleto, de modo que en cada muda se incrementa un poco el tamaño del mismo.

Otra característica importante de los insectos es la metamorfosis, por la cual una forma juvenil, una ninfa o una pupa, se transforma en adulto y completa la formación de unas alas y de un sistema reproductor funcionales. Normalmente, las alas tienen forma de lámina membranosa muy frágil, por lo cual sería mecánicamente muy complicado que experimentaran una muda. Para evitar este problema, los insectos simplemente dejan de mudar una vez han llegado al estado adulto, alado.

¿Cómo lo han hecho? De una manera muy radical: cuando el insecto llega a adulto, la glándula que produce la hormona que desencadena las mudas (llamada glándula protorácica) se autodestruye. En cuanto a los mecanismos que determinan la autodestrucción, hasta ahora se creía que el elemento decisivo era un factor de transcripción denominado FTZ-F1.

Ahora, un estudio realizado en el Instituto de Biología Evolutiva (IBE), un centro mixto del CSIC y la Universitat Pompeu Fabra, por Xavier Bellés y Orathai Kamsoi sobre la cucaracha alemana, Blattella germanica, ha revelado que lo que hace FTZ-F1 es determinar la producción de otro factor, denominado E93, que es el que realmente desencadena la destrucción de la glándula mediante un proceso de muerte celular programada.

FTZ-F1 : un único precursor detrás del estadio adulto de los insectos

En esencia, el experimento para demostrarlo consistió en reducir la producción de FTZ-F1 al final del último estadio ninfal, y comprobar que el insecto no producía E93 en la glándula protorácica y que esta no se autodestruía cuando el insecto mudaba a adulto. Asimismo, al reducir directamente la producción de E93 en las mismas condiciones, se observaban los mismos efectos: muda a adulto, pero manteniendo intacta la glándula protorácica.

El equipo observó que estos adultos que conservan la glándula protorácica en su forma adulta son capaces de mudar de nuevo, a pesar de que no pueden desprenderse completamente del antiguo exoesqueleto. El hecho de poder provocar la formación de un adulto (con alas, pues) capaz de mudar de nuevo puede servir de modelo de muda de alas para estudiar las efímeras, los únicos insectos que son capaces de mudar otra vez cuando han adquirido alas funcionales. También puede servir para estudiar hasta qué punto es reversible un programa celular determinado previamente, como lo es la metamorfosis.

Los resultados obtenidos tienen también una trascendencia evolutiva, ya que encajan en la teoría propuesta recientemente sobre el origen de la metamorfosis de los insectos por parte de Xavier Bellés, responsable de este estudio e investigador principal del grupo evolución de la metamorfosis de los insectos (Belles, X. 2020. Insect metamorphosis. Academic Press, London). "Durante la metamorfosis de los insectos pasan, entre otras, dos cosas: una es que se forma una ala funcional al pasar a adulto, y la otra que se destruye al mismo tiempo la glándula protorácica. Hasta ahora se sabía que E93 tiene un papel muy importante en la formación del ala adulta. El hecho de haber descubierto que E93 también tiene un papel importante en la destrucción de la glándula protorácica proporciona un sólido apoyo a la teoría mencionada sobre el origen de la metamorfosis", concluye Bellés.

Artículo referenciado: 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.