Los niveles bajos de oxígeno permiten la metamorfosis de las orugas

Por vez primera, los científicos han descubierto un factor -en este caso, la falta de oxígeno- capaz de regular el tamaño de un animal durante determinadas etapas de su desarrollo. La investigación, dirigida por el doctor Fred Nijhout de la Universidad Duke, ha sido publicada en el último número de 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.

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El estudio muestra que el sistema respiratorio de una polilla joven posee un tamaño un fijo en cada etapa de su desarrollo, lo cual limita su consumo de oxígeno. La detección de un nivel bajo de oxígeno indica a los insectos que no pueden seguir creciendo sin pasar a la siguiente etapa de su desarrollo (las orugas mudan cuatro o cinco veces antes de transformarse en polilla o mariposa).

   El biólogo Fred Nijhout sabía, por trabajos anteriores, que las orugas del tabaco, la Manduca sexta, inician una muda cuando alcanzan un peso crítico -exactamente 4,8 veces más que la última vez que se desprendieron de su exoesqueleto. Sin embargo, él y otros científicos no comprendían cómo la oruga sabe que ha llegado a ese tamaño específico.

   En este nuevo estudio, Nijhout y su estudiante, Viviane Callier, midieron el tamaño de las vías respiratorias de la oruga y observaron que el tubo traqueal de los insectos posee un tamaño fijo en cada etapa de su vida larval. Otras partes del cuerpo de la oruga crecen, pero no el tubo respiratorio. Como resultado el insecto, con el tiempo, comienza a asfixiarse. La única forma de que pueda continuar creciendo es cambiando los tubos viejos por otros nuevos, más largos.

   "El tamaño del cuerpo es un rasgo fundamental de todos los organismos y afecta en todo, desde cómo se mueven a los compañeros que eligen. En los seres humanos, la altura, también está asociada con ciertas enfermedades", afirma Callier.

   En este estudio, ella y Nijhout probaron los efectos del oxígeno en el tamaño del cuerpo de la oruga colocando larvas en cajas herméticas y bombeando aire en ellas con diferentes cantidades de oxígeno. Bajo condiciones de hipoxia, la oruga muda de talla y peso mucho antes del peso crítico. Y, a pesar de que las orugas duplicaron su tamaño corporal durante la fase de crecimiento, los tubos traqueales no aumentaron de tamaño.

   Los investigadores  también evaluaron si las orugas podían realizar una muda después de ser decapitadas. Incluso sin boca para comer y sin cerebro para liberar la hormona de la muda, la ecdisona, los insectos aún lograban desprenderse de su exoesqueleto y del tubo traqueal. Según Nijhout, los gusanos del tabaco probablemente secretan la hormona de la muda en el cerebro y también en el abdomen, lo que explica por qué los insectos continúan mudando aún sin cabeza. Las secreciones abdominales, sin embargo, tardan más en desencadenar una muda, explicando el retraso.

   Debido a que la investigación está dirigida específicamente a las orugas, no se puede explicar por qué los seres humanos crecen hasta un tamaño determinado. Sin embargo, el doctor Nijhout cree que el sensor de oxígeno de las orugas puede estar relacionado con el sistema que produce la hormona del crecimiento en los seres humanos, y que su estudio podría proporcionar más información acerca de un proceso biológico más amplio, que afecta a la forma en que diversos organismos pasan a la edad adulta.