LA COLORACIÓN DE LOS INSECTOSLucas Fernández Lalanne - Estudiante de Entomología

Licenciatura de Biología - Segundo año

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Indice

I. Resumen.

II. Introducción.

III. Exposición.

i. Clasificación.

a. Colores químicos.

i) Melaninas.

ii) Carotenoides.

iii) Pteridinas.

iv) Omocromos.

v) Ácido Úrico.

b. Colores físicos.

i) Intereferencia.

ii) Dispersión.

c. Colores fisicoquímicos.

ii. Funciones.

a. Introducción.

b. Mimetismo batesiano.

c. Mimetismo mülleriano.

d. Automimetismo.

e. Camuflaje.

iii. Coloración de los insectos y evolución.

iv. Aplicaciones para el hombre.

IV. Discusión y consideraciones finales.

V. Conclusiones.

VI. Bibliografía e infografía.

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ResumenLa coloración de los insectos les es de mucha ayuda, tiene una función defensiva o de supervi-vencia, de reconocimiento, y de termoregulación. La coloración de los insectos puede ser quí-mica, es decir, cuando los colores son resultado de la presencia de ciertos pigmentos que en-contramos en la cutícula, la epidermis o en los tejidos subepidérmicos, y lo más común es que los insectos produzcan dicha sustancia, o que lo capten de la planta de la cual se alimentan. Los pigmentos más comunes de los insectos son las melaninas, los carotenoides, las pteridinas, los omocromos, y, en menor proporción, el ácido úrico. En segundo lugar, la coloración puede ser física, y ésta se debe a efectos ópticos producidos por la interferencia (reflexión, refracción) o la dispersión. En última instancia, los colores pueden producirse por una combinación de ambos procesos, éstos son los colores fisicoquímicos. Todos estos colores tienen funciones diversas, ya sean de defensa o reproducción, que son los más habituales, pero también cumplen funciones en la protección de los ojos de los insectos, o pueden también intervenir en la respiración de ciertas larvas. La función defensiva que proporcionan los colores se refleja en el mimetismo, éste puede ser batesiano (una especie no tóxica imita los colores de una especie tóxica), mülle-riano (dos especies tóxicas se imitan mutuamente), automimetismo (una parte del cuerpo se mimetiza con otra para incrementar la supervivencia durante un ataque), o camuflaje (los ani-males intentan parecer inanimados para evitar ser detectados por sus depredadores); analizan-do estos cuatro fascinantes casos se puede observar que la coloración de los insectos es de vital importancia, e influye directamente en sus capacidades de supervivencia, de captar alimento y de reconocimiento intraespecífico. La coloración de los insectos está íntimamente relacionada con el proceso evolutivo, hay ejemplos simples que lo demuestran, y a la vez se han encontrado algunos genes que determinan el color y forma de las alas de algunas especies del orden Lepi-doptera. Para terminar, el hombre puede obtener beneficios, como la producción de drogas anti-cancerosas, a partir de la coloración de ciertos insectos, ya que éstos se posan en algunas plan-tas con propiedades anti-cancerosas, y toman dichas sustancias, produciendo el color tan lla-mativo, lo que podría incitar a seguir investigando esta importante correlación entre la planta y el insecto.

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IntroducciónSe podría decir que la coloración de los insectos es uno de los aspectos más llamativos e interesantes de este grupo de artrópodos, no sólo por su atractivo y vistoso color, sino por su enorme complejidad estructural y funcional; por lo tanto, estos hechos me han motivado e in-citado a indagar un poco más profundamente en el tema. Mis objetivos con este estudio es aportar algo más de información, destacar algunos aspectos interesantes y, básicamente, captar la atención del lector.

Como se puede observar en la mayoría de los animales, el color les sirve para ocultarse de los depredadores (a veces utilizando el mimetismo), asustar, o para ‘‘advertir’’ a sus depredadores que su potencial presa es de gusto desagradable, o para facilitar el reconocimiento entre indivi-duos de la misma especie. En los insectos, también puede utilizarse en la termoregulación. El color de un insecto generalmente depende de su tegumento. En pocas ocasiones, el color de un insecto es el resultado de pigmentos presentes en los tejidos, o en la hemolinfa del tegumento. A continuación estudiaremos las distintas formas en las que se puede producir el color, las fun-ciones (de las cuales ya he mencionado algunas en esta breve introducción) y algunas aplicacio-nes.

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ExposiciónClasificación

Los diversos colores de los insectos se producen mediante la interacción de la luz con la cutícu-la y/o las células que hay debajo, o también con los fluidos circundantes. Los colores de los in-sectos pueden clasificarse en varios grupos:

1. Colores químicos. Estos colores se deben a pigmentos específicos, que son resultado di-recto de la presencia de ciertas moléculas y de enlaces entre átomos. Los enlaces más im-portantes se podría decir que son los enlaces dobles que hay en C=C, C=O, C=N y N=N, que son los que absorben las longitudes de onda de la luz. El integumento contiene varias moléculas pigmentarias que producen los colores característicos. Normalmente, la molécu-la, conocida como cromóforo, está unida a una proteína, formando la cromoproteína. Di-chos pigmentos pueden encontrarse en la cutícula, la epidermis o en los tejidos subepidér-micos y frecuentemente con sustancias de composición química conocida, que resulta colo-reada debido a que absorben algunas longitudes de onda de la luz incidente y reflejan las demás. Estos pigmentos se pueden producir de tres formas distintas: por el metabolismo del insecto, secuestrando sustancias de una planta, o, muy raramente, de una endosimbiosis microbiana. Los tres grupos de pigmentos más comunes en los insectos son:

• Las melaninas, negras o pardas de la cutícula, que probablemente derivan inicialmente del aminoácido tirosina, por reacciones en las que participa la enzima tirosinasa; la tirosinasa está generalmente distribuida por todo el cuerpo y la aparición de las melaninas depende de la presencia localizada de la tirosina. La melanina es una molécula compuesta por indo-les polimerizados, o anillos de quinona. Típicamente está localizada en la cutícula, pero en Carausius está presente en la epidermis, donde es capaz de realizar desplazamientos, y po-drá estar involucrada en procesos termoregulativos, o simplemente para ocultarse.

Carausius

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• Los carotenoides amarillos, rojos o naranjas, son sintetizados por la planta de la que se alimenta el insecto; después de su ingestión persisten en sus tejidos sin alteraciones o con mínimos cambios, libres o combinados con proteínas. Suelen estar presentes en insectos fitófagos. Cuando los carotenoides se combinan con un pigmento de color azul, la meso-biliverdina, produce el color verde. Ejemplos en el uso de los carotenoides incluyen el co-lor amarillo de Schistocerca, o el color rojo de Pyrrhocoris y Coccine#a

Schistocerca Coccine#a

• Las pteridinas son un grupo de pigmentos blancos, amarillos, anaranjados o rojos, quími-camente relacionados con las purinas; se encuentran en los Pieridae (Lepidoptera), avispas y otras especies pertenecientes a los órdenes Lepidoptera, Hymenoptera, o el hemíptero Dys-dercus.

Pieridae Vespidae

• Los omocromos son derivados del triptófano, un aminoácido, y produce una variedad de colores muy importantes, como son el amarillo, el rojo o el marrón. Ejemplos de los colo-res resultantes pueden ser el color rosa del adulto inmaduro de Schistocerca, el rojo de los odonatos, o los rojos y marrones de las ninfas de las mariposas.

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• El ácido úrico es el producto de excreción nitrogenado más común de los insectos, pero a la vez se puede depositar en determinadas regiones de la epidermis de algunos insectos. Por ejemplo, en Dysdercus, es responsable de las regiones blancas de su integumento.

Dysdercus

II. Colores físicos. Son debidos a efectos ópticos producidos por estructuras cuticulares especiales. También son llamados colores estructurales, y difieren de los pigmentarios en varios aspectos. Se alteran o se destruyen por cambios físicos de la cutícula, desaparecen al sumergir la parte concreta en un líquido con el mismo índice de refracción que la cutícula, pueden imitarse con modelos puramente físicos y, por último, no pueden ser decolorados. La dispersión, la reflexión y la refracción de la luz por partículas de mayor tamaño que la longitud de onda de la luz producen blancos estructurales.

Las interferencias ópticas entre las reflexiones de una serie de láminas superpuestas de es-pesor microscópico producen colores de interferencia característicos, metálicos o iridis-centes, como se pueden ver en las escamas alares de los lepidópteros Morpho y en los co-leópteros Entymus y Cyphus. Colores de difracción, producidos por la presencia de estrías cuticulares muy próximas, son característicos de algunos coleópteros.

Morpho Entymus Cyphus

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Ahora describiremos un poco más en detalle los dos mecanismos físicos de coloración más co-munes:

i. Interferencia: en general son colores iridiscentes y ultravioletas, y se producen por la refracción que se produce en los estratos reflectantes, que son muy variados, y que se debe básicamente a la orientación de las microfibrillas de la exocutícula, o, en el caso de algunos coleópteros, de la epicutícula, y por último, por la difracción sobre la superficie.

ii. Dispersión: la producción de estos colores depende del tamaño de las irregularidades de la superficie y, por tanto, también dependerá de la longitud de onda de la luz que incide. De este modo, los colores blancos son producidos por estructuras más grandes que la longitud de onda de la luz, por lo que toda la luz incidente es reflejada, mientras que los colores azules se producen por irregularidades que reflejan una pequeña longitud de onda.

III. Colores fisicoquímicos. Son los colores producidos por la acción conjunta de ambos tipos citados. La combinación de colores es mucho más común que los puramente estruc-turales. Un azul estructural puede estar combinado con un pigmento amarillo para produ-cir un verde brillante, como en algunas mariposas (Troides sp.) o un pigmento rojo en las es-camas de las alas de otra mariposa (Teracolus) se combina con un violeta estructural para producir magenta.

Troides Teracolus

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Funciones

Los colores tienen una amplia variedad de funciones, además de los roles más obvios de patro-nes de coloración en procesos de defensa y reproducción. Por ejemplo, los omocromos son el pigmento principal de los ojos de los insectos, mientras que la melanina negra, una efectiva pantalla frente a posibles radiaciones dañinas, puede convertir la energía de la luz en calor, y puede actuar como un sumidero para radicales libres que podrían dañar a las células. La hemo-globina roja, que es un pigmento respiratorio ampliamente distribuido por el organismo de los vertebrados, está presente en algunos insectos, especialmente en pequeñas larvas y ciertos in-sectos acuáticos, los cuales tienen una función respiratoria similar. Por ejemplo, el color rojo de la larva de Chironomus se produce por la hemoglobina disuelta en la hemolinfa.

Chironomus

Otra función tremendamente distribuida por el mundo animal es el mimetismo. Dentro del mimetismo podremos diferencias varios tipos:

I. Mimetismo batesiano. Este tipo de mimetismo se refiere a dos o más especies que son similares en apariencia, pero sólo una de ellas es tóxica para sus depredadores, mientras que su doble aparente, no lo es. Por lo tanto, la segunda especie no tiene otra defensa que el parecido a la especie tóxica, por ejemplo, una especie que tiene un sabor desagradable, lo que le confiere protección contra ciertos depredadores, ya que éstos asocian el parecido con cierta mala experiencia. Un ejemplo de este tipo de mimetismo son algunas especies que imitan a las mariposas tóxicas Heliconia. Otra imitación fascinante es la de la mariposa no tóxica, Papilo memmon; la hembra de esta especie puede producir una o más formas de hembras, que imitan a cualquiera de las otras especies de mariposas de sabor desagradable.

Papilo memmon

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II. Mimetismo mülleriano. Se refiere a dos especies no comestibles que se imitan mutua-mente, y que poseen una coloración vistosa de advertencia (coloración aposemática). De esta forma, los imitadores comparten los beneficios de la coloración, debido a que el de-predador reconoce el color de un grupo de sabor desagradable después de haber tenido una mala experiencia. La diferencia con el mimetismo batesiano es que la pérdida de vida de las presas se distribuye entre varias especies, lo que reduce el impacto que existiría so-bre una sola especie. Un ejemplo es el mimetismo que se da entre la mariposa monarca (izquierda) y la mariposa virrey (derecha).

III. Automimetismo. Una parte del cuerpo se mimetiza con otra para incrementar la super-vivencia durante un ataque. Por ejemplo, algunas polillas y mariposas tienen ‘‘manchas-ojo’’, que son marcas oscuras y grandes que al ser iluminadas pueden asustar momentá-neamente al depredador, lo que confiere a la presa algunos segundos adicionales para esca-par. Las ‘‘manchas-ojo’’ también ayudan a la presa a escapar de los depredadores, dándoles a éstos un falso blanco. Una mariposa tiene mayores probabilidades de sobrevivir a un ata-que en la parte externa de las alas, que a un ataque en la cabeza. Con menos frecuencia, los depredadores utilizan el automimetismo como arma para engañar a sus presas, aparentan-do ser menos peligrosas o engañando a la presa en cuanto al origen del ataque.

Mariposa búho (Ca#igo idomeneus)

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IV. Camuflaje. Los animales intentan parecer inanimados o no comestibles, para evitar ser detectados por depredadores y presas. Uno de los grupos más asombrosos es el de los in-sectos hoja, los cuales son nocturnos y utilizan su coloración para pasar desapercibidos du-rante el día, cuando se encuentran inactivos. Permanecen perfectamente quietos, en una posición que los hace confundirse con el entorno. Los insectos hoja han evolucionado has-ta el punto en que el color y forma de sus cuerpos iguala a las hojas, incluyendo a aquellas que han sido comidas hasta la mitad, hojas que están muriendo, etc. Otro ejemplo es el caso de una mariposa, Morpho, que tiene un color azul eléctrico en la parte superior de las alas, pero en la parte inferior de las alas tiene un color oscuro, por lo que parece desapare-cer cuando está volando a través del bosque.

Insecto hoja.

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Coloración de los insectos y evolución

Como es de esperar, la coloración tan fascinante que poseen los insectos se debe a procesos evolutivos. Un ejemplo muy claro, simple y conciso es el del melanismo industrial de Biston betularia. Antes de la revolución industrial de las fábricas inglesas del siglo XIX, los ejemplares de color negro de esta especie destacaban mucho sobre el fondo claro de los abedules, que rá-pidamente eran devorados por los pájaros (estos ejemplares poseían poca eficacia biológica), mientras que los ejemplares de color blanco no eran devorados, ya que pasaban desapercibidos (gran eficacia biológica). El aumento en la contaminación de los centros industriales ingleses provocó un cambio, la corteza de los abedules se oscureció, e hizo que los ejemplares de color claro destacaran sobre el fondo oscuro, y fueran devoradas. Ahora eran los ejemplares claros los que tenían menor eficacia biológica, y las oscuras las que se reproducían con mayor frecuencia, que ahora tenían gran eficacia biológica. Cuando cesó la contaminación, se revirtió el proceso. Éste es un claro ejemplo de cómo la coloración de un insecto puede ser una adaptación impres-cindible para su selección natural, y de cómo estos colores pueden ir variando, y posteriormen-te manteniéndose.

Ahora estudiaremos brevemente la relación obvia que debe existir entre la coloración y los ge-nes del insecto, basándonos en especies del orden Lepidoptera. El ala de una mariposa es una exhibición visual única, no sólo por su naturaleza estética, sino también por el mecanismo evo-lutivo que exhibe. Éstas ejemplifican dramáticamente el juego entre los genes y el entorno, ya que los dibujos evolucionan para dar ventajas a las mariposas en evadir depredadores y atraer a sus parejas, como se ha visto en el ejemplo de Biston betularia.

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Se ha determinado que hay dos genes que condicionan el color y la forma de las alas de las ma-riposas. Una alteración en esta secuencia genética provoca cambios en los dibujos y el color de sus alas, y cualquier retraso o aceleración en el proceso de desarrollo de estos insectos puede modificarlas.

Los genes se denominan Notch (muesca) y Distal-less (sin distal). La actividad de estos genes condiciona el desarrollo de las manchas en las alas de estos insectos, determinando su forma y color.

Gracias a la acción de ambos genes, las manchas de las alas de mariposa pueden adquirir formas lineales, elípticas o redondas. Por lo tanto, se podría decir que los colores y las formas de las manchas comparten un mismo mecanismo de desarrollo.

Vanessa terpsichore

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Aplicaciones para el hombre

Un escarabajo con colores diversos y vistosos puede indicar la presencia de compuestos quími-cos importantes para el hombre. Una investigación realizada en los bosques tropicales de Cen-tro América ha logrado demostrar una correlación impresionante entre el color de los insectos que se posan en las plantas y la presencia de principios químicos en éstas, que demuestran pro-piedades anti-cancerígenas o contra la predación de parasitos, como la malaria. En efecto, la frecuencia con que son visitadas las plantas y/o visitadas por insectos de vívidos colores como escarabajos o mariposas, demuestran una mayor presencia de compuestos químicos con estas propiedades, que plantas que son visitadas por otro tipo de insectos menos vistosos. Curiosa-mente, esta misma coloración que aparentemente lo hacen tan atractivos y vulnerables para sus predadores, produce un efecto contrario en éstos. Los predadores los evitan después de una primera experiencia, dado a que la composición química de su cuerpo es de un sabor desagra-dable, posiblemente por la presencia de algunos de estos mismos compuestos en las plantas. Por lo tanto, los biólogos se han unido con los ecólogos, en un novedoso método que consiste en el seguimiento de estos insectos, y en correlacionar el número de visitas a las plantas. Las más visitadas son recolectadas y luego analizadas, para ubicar los compuestos naturales que pueden dar origen a drogas contra el cáncer.

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Discusión y consideraciones finalesComo se ha podido observar, la coloración de los insectos es el resultado de unas complejas in-teracciones físicas, bioquímicas y fisiológicas, además de ser producto de un complejo proceso evolutivo, que influyen tremendamente en el comportamiento y supervivencia de este grupo de artrópodos. Además de ser de vital importancia para los insectos, como se ha visto, los huma-nos también podemos obtener beneficios a partir de su estudio.

Conlusiones

La información y estudios actuales sobre la coloración de los insectos son muy escasos, pero como ya se ha visto en el último apartado del trabajo, podrían influir enormemente en la socie-dad humana, en la investigación de propiedades anticancerosas o antipalúdicas, que como es de esperar, actualmente están a la orden del día.

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Bibliografía e infografía

• ‘‘Introducción a la entomología’’ de R.G. Davies.

• ‘‘The Insects. An outline of entomology’’ de P.G. Gullan y P.S. Cranston.

• ‘‘Entomology. Third edition’’ de Cedric Gillot.

• Apuntes de Zoología General - Primero curso de Lic. Biología (Juan Gabriel Martínez).

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• http://www.eurekalert.org/pub_releases/2004-07/du-sre070604.php

• http://www.fotolog.com/volvoretass/23631489

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