¿Por qué la mariposa tiene una etapa de capullo en su ciclo de vida?

Se cree que el holometabolismo evolucionó solo una vez ( Labandeira, 2011 ), pero podría decirse que es el modo de desarrollo más exitoso que conocemos en términos de riqueza de especies ( Kristensen, 1999 - enlace PDF). Los insectos que han adoptado este método son mucho más diversos que sus contrapartes hemimetábolos . Una estimación conservadora de Hammond (1992) es que los insectos holometábolos comprenden más del 60% de todos los organismos vivos.

La subclase Pterygota (insectos alados) se divide en (superórdenes) endopterygota (las alas se desarrollan interiormente) que son holometábolos, y exopterygota (desarrollo externo del ala) que son hemimetabolous.

Los insectos hemimetábolos (generalmente) se desarrollan desde un huevo hasta un adulto a través de una serie de formas inmaduras (conocidas como ninfas o estadios) que son formas ligeramente modificadas (y generalmente un poco más grandes) de la forma anterior. Hay excepciones a este modo dentro de la exopterygota, incluida la partenogénesis asexual, que es común en los pulgones. El ciclo de vida general está bien ilustrado en Dermaptera (tijeretas). Todas las etapas habitan el mismo nicho ecológico y por lo tanto mantienen el mismo plan corporal general.

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Aunque el hemimetaboly es un proceso más gradual que el holometaboly, ocurre en un pequeño número (a menudo cuatro o cinco estadios ninfales) de pasos discretos en lugar del desarrollo más continuo de otros animales como los mamíferos. Aunque todos los insectos caen en las categorías de exopterigoto o endopterigoto (es decir, las alas se desarrollan externa o internamente), hay ejemplos de procesos intermedios que se encuentran en algún lugar entre el hemi y el holometabolismo. Un ejemplo notable son las cigarras. Las cigarras son hemíperas (insectos verdaderos) que se encuentran en el exopterygota y también son, por defecto, hemimetabolous. Sin embargo, existe una diferencia considerable entre sus etapas inmaduras y maduras:

Ilustración de Debbie Hadley, utilizando dibujos de Insects - Their Ways and Means of Living de Robert Evans Snodgrass, Oficina de Entomología de EE. UU. Estos dibujos son de dominio público. Desde aquí _

Durante las etapas inmaduras, la larva (o ninfa) excavará bajo tierra, a veces durante muchos años. Esto requiere apéndices frontales fuertes, que también usan cuando salen a la superficie para agarrarse a una superficie mientras mudan su piel final para convertirse en adultos. Es probable que esta explotación de nicho diferencial haya dado lugar a las diferencias morfológicas entre las etapas de vida inmaduras y maduras.

La explotación de diferentes nichos durante las diferentes etapas de desarrollo no solo reduce la competencia intraespecífica entre jóvenes y adultos, sino que también permite que el insecto se especialice más para cumplir su función específica, que cambia a medida que se desarrolla. El papel de los inmaduros es crecer, todavía no necesitan poder reproducirse o dispersarse; mientras que el papel del adulto es encontrar pareja y reproducirse. Los jóvenes a menudo se desarrollan bajo tierra donde hay menos depredadores, los adultos a menudo vuelan para mejorar la dispersión (reduciendo aún más la competencia y también disminuyendo la consanguinidad). Estas dos actividades requieren diseños corporales muy diferentes.

Algunas otras órdenes de insectos holometábolos comunes son Coleoptera (escarabajos), Hymenoptera (abejas, avispas y hormigas) y Diptera (moscas verdaderas), mientras que los grupos hemimetábolos incluyen Orthoptera (saltamontes, grillos, etc.), Mantodea (mantis religiosa) y Blattaria. (cucarachas).

En cuanto a la crisálida que los lepidópteros (mariposas y polillas) han desarrollado para rodear su etapa de pupa, es probable que el papel principal sea la protección. Las larvas (orugas) son una fuente de alimento altamente nutritiva y energética y, por lo tanto, tienen mecanismos de defensa adaptados, como el mimetismo, los colores de advertencia y la caída al suelo cuando se les molesta. Esta caída dañaría la pupa en metamorfosis (la etapa más vulnerable ya que suele estar relativamente inmóvil), ya que la cutícula se ablanda para permitir la reorganización celular.

El proceso de desarrollo de los insectos está regulado por la hormona juvenil (JH); consulte Konopova et al , (2011) para obtener más información al respecto.

Referencias

• Hammond, P. (1992) Inventario de especies. Global Biodiversity (ed. B. Groombridge), págs. 17–39. Chapman and Hall, Londres.

• Konopova, B., Smykal, V. & Jindra, M. (2011) Funciones comunes y distintas de los genes de señalización de hormonas juveniles en la metamorfosis de insectos holometábolos y hemimetábolos. PLoS ONE, 6, e28728.

• Kristensen, NP (1999) Filogenia de insectos endopterigotos, el linaje más exitoso de organismos vivos. Revista Europea de Entomología, 96, 237–253.

• Labandeira, CC (2011) Evidencia de un tiempo de divergencia carbonífero tardío más temprano y la ecología larvaria temprana y la diversificación de los principales linajes de Holometabola. Entomológica Americana, 117, 9–21.

La fase de capullo permite a los lepidópteros (y otros insectos holometábolos) reorganizar su cuerpo y emprender la dramática metamorfosis de larva a adulto en un ambiente seguro. Los capullos y las pupas generalmente se adhieren a las ramas con seda (a menudo después de escalar alto en el dosel), lo que los elimina de muchas interacciones depredadoras y proporciona un entorno protegido para descomponer el cuerpo larvario y desarrollarse en la fase adulta.

En mi opinión, la principal importancia adaptativa de la fase de capullo/pupa es proporcionar un entorno en el que el animal pueda metamorfosearse mientras se reduce la exposición tanto a los depredadores como a cualquier elemento agresivo.

La mariposa es la etapa reproductiva, mientras que las larvas lo único que hacen es comer y acumulan energía para tener éxito durante la fase reproductiva. En términos de adaptación, este ciclo de vida sería mucho más eficiente.