Un nuevo estudio, publicado hoy en la revista Science, revela cuándo y dónde se originaron los insectos y cómo evolucionaron y sobrevivieron a lo largo de millones de años.
Las relaciones entre los insectos siempre han sido muy difíciles de desentrañar debido a la enorme diversidad de la vida insectil: uno de cada dos organismos multicelulares (animales y plantas) de la Tierra es un insecto. Otra dificultad se debía a que los insectos evolucionaron hace muchísimo tiempo.
El estudio, fruto de la colaboración de más de 100 científicos de 16 países como parte del proyecto 1000 Insect Transcriptome Evolution, analizó la historia evolutiva de los insectos.
Los insectos no solo son diversos, sino que también tienen una enorme importancia económica y médica. Afectan nuestra vida cotidiana de maneras tanto positivas como negativas, desde polinizar nuestros cultivos hasta propagar enfermedades como la malaria.
Pero solo podemos empezar a comprender la enorme riqueza de especies y la importancia ecológica de los insectos mediante una reconstrucción fiable de sus relaciones.
Todo está en el ADN
Los investigadores utilizaron un conjunto de datos de secuencias de ADN de una escala sin precedentes y nuevas técnicas de análisis. Esto les permitió remontarse mucho en el tiempo, hasta cuando los insectos evolucionaron a partir de los crustáceos (cangrejos, langostas y camarones) y llegaron a tierra firme, hace entre 450 millones y 500 millones de años.
Esta investigación es la más reciente en el campo emergente de la filogenómica —la intersección entre la evolución y la genómica—. Ofrece una visión detallada de la evolución a lo largo de escalas de tiempo profundas y de grandes ramas del árbol de la vida.
Los investigadores secuenciaron todos los genes de más de 140 tipos de insectos —como polillas, moscas, avispas y escarabajos— y los utilizaron para calcular las relaciones entre todos los principales grupos de insectos.
Después compararon todas las secuencias genéticas de los insectos y encontraron los genes que eran comunes a todas las especies y directamente comparables.
Un gran desafío de estos análisis es encontrar los genes adecuados para comparar. La evolución modifica los genes y adapta genes antiguos a nuevas funciones; por ello, muchos genes se copian y la mayoría de los organismos tienen en su composición de ADN muchas copias similares de genes.
Tras un riguroso proceso de selección, los investigadores encontraron 1.478 genes directamente comparables para los análisis, un conjunto mucho mayor que los disponibles hasta entonces para este tipo de estudio.
A continuación, el equipo de análisis integró pruebas fósiles con el conjunto de datos genéticos y modelos de evolución molecular para estimar cuándo evolucionaron los distintos grupos.
Vaya bicho tan antiguo
El estudio muestra que los insectos se originaron al mismo tiempo que las primeras plantas terrestres, hace unos 500 millones de años. Los parientes más cercanos de los primeros insectos probablemente eran similares a los pececillos de plata, insectos primitivos actuales que nunca han desarrollado alas.
Los análisis sugieren que los insectos y las plantas dieron forma juntos a los primeros ecosistemas terrestres, y que los insectos desarrollaron alas para volar hace unos 400 millones de años.
Esto ocurrió mucho antes de que cualquier otro animal pudiera hacerlo y casi tan pronto como las plantas terrestres alcanzaron cierta altura.
Solo podemos especular sobre por qué estos insectos antiguos se adaptaron tan rápidamente. Los insectos actuales tienen poblaciones numerosas y una anatomía extremadamente plástica y modular, lo que les da grandes ventajas para aprovechar nuevas oportunidades en el entorno.
Los parientes actuales más cercanos de los primeros insectos alados son las libélulas y las efímeras; poco después de que los insectos desarrollaran alas por primera vez ya existían parientes de las libélulas de gran tamaño, con una envergadura de 60-70cm.
¡Menos mal que estos grandes depredadores generalistas y veloces, con mandíbulas cortantes, ya no existen! Los insectos (y los ángeles) son el único grupo de animales voladores que no ha renunciado a un par de brazos o patas para tener alas.
La mayoría de los principales grupos de insectos aparecieron en una explosión evolutiva hace unos 350 millones de años, como los saltamontes y las cucarachas. Muchos grupos comunes, como las moscas, las avispas y los escarabajos, aparecieron hace más de 200 millones de años.
El estudio confirma pruebas recientes de que las termitas son simplemente cucarachas sociales —cucarachas que han perdido las alas, viven en grandes colonias y han desarrollado distintas formas corporales (castas) dentro de una misma especie para cumplir diferentes funciones en el nido—.
Sobrevivir a las extinciones masivas
Mientras que muchos otros grupos, como los dinosaurios, se vieron afectados por episodios de extinción masiva, los insectos parecen haber seguido adelante sin inmutarse.
Como se han adaptado a prácticamente todos los entornos terrestres, muchos grupos de insectos sobreviven a las extinciones y luego se diversifican al adaptarse rápidamente a nuevas situaciones y oportunidades que surgen tras estas crisis de biodiversidad.
En muchos sentidos, la evolución es un juego de números, y el gran tamaño de las poblaciones de muchos insectos hace probable que aparezcan mutaciones favorables en algún lugar y momento, que les permitan aprovechar rápidamente nuevas situaciones.
Hoy vemos esto cuando los insectos desarrollan rápidamente métodos para desintoxicarse de nuevos insecticidas y se vuelven resistentes.
El futuro de la supervivencia de los insectos
El estudio reafirma la enorme importancia de comprender la biología de los insectos para el futuro de la humanidad. Los insectos llevan casi 500 millones de años en el planeta y han prosperado sencillamente porque están literalmente en todas partes y se adaptan rápidamente a nuevos entornos y oportunidades.
Es probable que los insectos se alimenten del último cadáver de vertebrado del planeta. Por eso, sería prudente prepararnos para una batalla larga y ardua cada vez que compitamos con los insectos por los recursos.
Ahora tenemos una visión muy detallada y precisa de la constitución genética de los insectos. En el futuro será posible analizar comparativamente las vías metabólicas de distintos insectos y utilizar esta información para dirigirse de forma más específica a las especies indeseables.
El estudio permitirá a los investigadores vincular las respuestas ecológicas de los insectos con su composición genética de maneras nuevas y apasionantes.
Alentado por el éxito de este estudio, el consorcio de investigación —que incluye a CSIRO— está emprendiendo ahora un enorme análisis de más de 2.000 genomas de insectos.
Esto proporcionará un panorama evolutivo y una escala temporal más detallados, y permitirá al consorcio preguntar exactamente cómo respondieron los insectos a las crisis y oportunidades que surgieron durante su prolongada y exitosa ocupación del planeta Tierra.
Publicado en colaboración con The Conversation
Autor: El Dr. David Yeates es director de la Colección Nacional Australiana de Insectos (ANIC).
Imagen: Una abeja cubierta de polen se posa sobre una brizna de hierba en un césped de Klosterneuburg el 29 de abril de 2013. REUTERS/Heinz-Peter Bader
