¿Cómo resisten las cucarachas los efectos de la radiación ionizante?

Las cucarachas son insectos muy resistentes. Se sabe que, entre otras cosas, son capaces de soportar ráfagas de radiación ionizante que matarían a un ser humano.

Las explicaciones de esta resistencia observada que he visto incluyen que la división celular no es tan rápida en las cucarachas y la relativa simplicidad de estos insectos en comparación con otros organismos. Sé que los microbios pueden resistir la radiación al tener ADN "resistente" (más pares de bases GC) y sistemas de reparación listos. ¿Las cucarachas también tienen mecanismos como estos, o realmente es tan simple como que ellas son, bueno, "simples"?

La mayoría de los insectos tienen una resistencia similar a las cucarachas... En mi opinión, los humanos son más débiles que los insectos fuertes.
@mbq Fuerte y débil son palabras bastante subjetivas. Podría expresar con la misma validez mi opinión de que los insectos son criaturas biológicamente más simples cuyo genoma puede soportar una mayor cantidad de mutaciones y seguir siendo artrópodos completamente funcionales/viables, pero no tengo evidencia que lo respalde.
@Lisa En relación con cierta resistencia mediana, no tanto. También tenga en cuenta que este es un comentario y he hecho un descargo de responsabilidad de que esta es mi especulación.
Algunas referencias sobre exactamente cuánta radiación pueden soportar las cucarachas en este artículo .

Respuestas (2)

Como profesional médico, puedo imaginar los siguientes mecanismos (todo es solo un razonamiento especulativo):

  1. Los insectos no tienen sangre . En cambio, tienen hemolinfa cuya función principal no es el transporte de oxígeno (tienen un sistema traqueal adicional para este propósito), sino el de nutrientes. Por lo tanto, no necesitan (y no tienen) una proliferación intensa de precursores de células sanguíneas ; estos (médula ósea, bazo) son los más susceptibles a la radiación en un cuerpo humano y animal.

  2. Los insectos tienen un sistema inmunológico bastante primitivo que es principalmente humoral [a] y mucho menos celular [b] en comparación con el sistema inmunológico de los animales y los humanos. Esto elimina el siguiente lugar débil común en el cuerpo: los ganglios linfáticos, el timo, nuevamente el bazo y la médula ósea, etc.

  3. Los insectos tienen generalmente un sistema nervioso mucho más primitivo y en muchos casos también bastante descentralizado : los ganglios están organizados en una especie de cordón y aunque los ganglios capitales suelen ser más grandes, este dominio no es tan prominente como en el caso del SNC y el SNP en animales y humanos. Por lo tanto, este sistema es mucho más tolerante a las pérdidas.

1.-3. Por lo tanto, la única parte sensible de los insectos es el epitelio intestinal que se renueva periódicamente (similar al de los humanos, también blanco conocido de la radiación), pero...

  1. Se sabe que los insectos (y generalmente los artrópodos) tienen exoesqueleto . Esto sirve potencialmente como una buena "armadura" para las células intestinales vulnerables, filtrando las partículas más pesadas (como las partículas alfa y, en cierto modo, también las beta). EDITAR : Esto parece no ser una protección real, vea la discusión en los comentarios.

Por lo tanto, no es una sorpresa que los insectos generalmente muestren una resistencia mucho mayor a la radiación.

EDITAR : como se agregó correctamente en los comentarios, también hay gametos que son más sensibles a la radiación (porque solo contienen la mitad de la información genética normal y no pueden reparar las mutaciones). Aunque las lesiones en los gametos no conducen a la muerte inmediata, la esterilidad potencial puede causar fácilmente la extinción.

Sin embargo, se sabe que las cucarachas (y los insectos en general) son animales r, lo que significa que favorecen la cantidad (r) sobre la calidad (K) de su descendencia . Esta estrategia es óptima cuando se trata de cambios en los gametos inducidos por radiación: el alto número de descendientes compensa las imperfecciones genéticas en los gametos.


[a] -- lo que significa que ha secretado péptidos en su hemolinfa que los protege
[b] -- hay fagocitos, algo similar a los magrófagos tisulares en humanos, pero el resto de las cadenas celulares en respuesta inmune en vertebrados, como T- y células B, faltan por completo. Éstos son responsables de la mediación y amplificación de la respuesta inmune en los vertebrados y son las células más susceptibles al daño por radiación.

Es una muy buena respuesta. Sin embargo, tengo reservas cuando se trata del último punto (es decir, el exoesqueleto). Primero, apostaría a que el exoesqueleto delgado filtra mucha menos radiación que la piel humana (la cantidad total es proporcional a la sección transversal, es decir, ~masa/área (dada la misma composición atómica), que es mayor para la piel). En segundo lugar, es probable que las partículas alfa sean detenidas por ambos (unos pocos cm de aire son suficientes), la beta necesita unos pocos cm de carne (dependiendo de su energía), por lo que es probable que dañe todo el volumen de insectos pero no de humanos y la radiación gamma ganada No se detendrá ni por el exoesqueleto ni por la piel.
@PiotrMigdal Probablemente tengas razón. Lo que estaba teniendo en cuenta es que la quitina se puede comparar con los polisacáridos que se sabe que tienen una densidad radiológica más alta en comparación con la carne. ¿Puedes confirmarlo o refutarlo?
Si bien no es mi tema principal, apuesto a que (como dije) para todas las sustancias orgánicas típicas, el blindaje es ~masa/área. Y como la quitina tiene una densidad de ~1,5 g/cm^3 ( ref ), 1 cm de pulpa equivale a ~7 mm de quitina. Entonces, para la radiación que no es detenida ni transmitida por ambos, los insectos (a menos que sean extremadamente grandes) están menos protegidos. Sin embargo, puede haber algunos matices y creo que es una buena pregunta para physics.stackexchange.com .
El sistema inmunológico humoral y celular son partes del sistema inmunológico adaptativo, que está presente solo en los vertebrados. Los insectos solo tienen un sistema inmunitario innato que contiene fagocitos y péptidos (secretados por las células del cuerpo adiposo). No mencionaste los gametos, probablemente las células más sensibles a la radiación (porque son haploides).
@ MartaCz-C Aquí uso las palabras "humoral y celular" en su significado directo, en lugar de hacer referencia a las partes del sistema inmunitario adaptativo: este uso es aceptable y se puede encontrar en muchos trabajos de investigación sobre insectos ( ejemplo ). Pero gracias por su sugerencia, editaré mi respuesta.
Además, no viven mucho tiempo, por lo que el cáncer no es un problema tan grande.

Los estudios de Deinococcus radiodurans , el microorganismo más tolerante a la radiación que conocemos, muestran que tiene muchos genes para la reparación del ADN.

En el caso de la cucaracha, asumiría que además de reparar genes, y tal vez algunos antioxidantes producidos en las células para apagar los radicales libres producidos por la radiación, el hecho de que las cucarachas pongan muchos, muchos huevos también es útil. Si la radiación mata el 99,99 % de las cucarachas, seguirá habiendo algunos insectos provenientes de las puestas de huevos.

¡La selección es amiga del insecto cuando eres un animal k-limitado!