Criar libélulas en altos niveles de oxígeno produce individuos más grandes. Esto explicaría las libélulas gigantes del Carbonífero.
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A algunos nos fascina el pasado primitivo, sobre todo si está libre de personas o incluso de mamíferos. Por eso, en lugar de tener en casa geranios tenemos, por ejemplo, helechos, selaginelas y equisetos. Esos tres casos se pueden considerar representantes de las plantas que poblaron los bosques del Carbonífero, cuasi-descendientes atrofiados de los helechos arbóreos, los lepidodendros o los calamites que una vez cubrieron las tierras emergidas de este planeta. Los bosques que nos proporcionaron, una vez convertidos en carbón, el poder de la máquina de vapor y permitieron la revolución industrial y el advenimiento del mundo tecnificado moderno.
Ahora imaginemos que disponemos de la máquina del tiempo y que con permiso de Ray Bradbury y su “A Sound of Thunder” viajamos hasta el Carbonífero. Así que entramos en el artefacto y ponemos el dial en el año -325.000.000. Una vez terminado el viaje descendemos sobre una plataforma de observación y nos encontramos inmersos en un pantano cenagoso, poblado de árboles que no nos son familiares. No hay flores y por tanto no hay insectos polinizadores. Pero tampoco hay dinosaurios, ni ningún vertebrado verdaderamente terrestre, porque todavía no han evolucionado lo suficiente como para conquistar tierra firme. Y tampoco hay aves cuyos cantos se propaguen a través de la húmeda y neblinosa atmósfera. Sólo los insectos más primitivos imponen su particular sinfonía de ruidos.
Entonces oímos un zumbido. Una criatura se dirige hacia nosotros volando a toda velocidad. Se trata de Meganeura, una libélula de 70 cm de envergadura que nos esquiva en el último momento para atrapar a algo similar a una cucaracha gigante. Por un momento nos parece estar contemplando una escena de una película de fantasía escrita por guionistas muy malos. Los biólogos nos habían dicho que los insectos no pueden ser muy grandes, que su sistema de respiración traqueal no puede aportar el oxígeno necesario a su cuerpo si éste mide un poco más allá de unos pocos milímetros.
Entonces sí que vemos un verdadero monstruo, un ciempiés del tamaño de un hombre parece dirige hacia nosotros y se nos encara. Es una Arthropleura, un invertebrado carnívoro bastante peligroso.
Nos asustamos y salimos corriendo hacia nuestra máquina del tiempo. Al llegar es cuando nos damos cuenta de que la carrera no nos ha costado casi nada y que recuperamos el aliento rápidamente. ¡Eso es! La cantidad de oxígeno es mayor ahora que en el siglo XXI y permite insectos más grandes.
Después de comprobar que no hemos pisado ningún insecto con nuestras botas nos metemos en la máquina del tiempo y volvemos a casa.
De regreso podríamos ir a un museo a admirar algún fósil de libélula gigante como el descubierto en Commentry (Francia) en 1880 o el descubierto en Derbyshire (RU) en 1979. Comprobaríamos así que esas libélulas realmente existieron.
La hipótesis de los altos niveles de oxígeno es la más aceptada dentro de la comunidad científica para explicar los tamaños de algunos insectos del Carbonífero. Aunque es difícil explicar por qué no había incendios que lo arrasasen todo.
Pero un mundo cubierto por bosques, en el que los nuevos compuestos sintetizados por las plantas eran todavía indigestos para las bacterias y los hongos, los árboles producían mucho oxígeno y secuestraban mucho carbono al no descomponerse. Es lógico pensar en un enriquecimiento en oxígeno de la atmósfera de la época.
Pero, ¿y los insectos actuales?, ¿retienen todavía cierta capacidad de crecer a un tamaño mayor que el habitual?
Si viajáramos a Tempe (Arizona) y visitáramos al profesor John VandenBrooks, de Arizona State University, nos diría que sí, que algunos pueden ser más grandes, que basta encerrar a libélulas actuales en un recinto con más oxígeno para que crezcan más ded lo normal.
Sus experimentos confirman que la hiperoxia permite insectos mayores, aunque la genética no sea exactamente la misma que la de sus homólogos del Carbonífero.
Este investigador crió cucarachas, libélulas, saltamontes, escarabajos y otros insectos en atmósferas con distintos niveles de oxígeno para ver cómo les afectaba.
Las libélulas crecían más rápido y producían adultos más grandes. Sin embargo, las cucarachas crecían más despacio y no produjeron adultos mayores. Diez de los doce insectos testados disminuyeron en tamaño en presencia de más oxígeno, aunque los otros dos no.
Recordemos aquí que la libélula es un cazador y que requiere de grandes cantidades de energía para buscar su alimento. Otro tipo de insectos, como las cucarachas, pueden permitirse ser más pasivos.
Confirmar que se pueden conseguir libélulas más grandes en hiperoxia no es fácil, porque criarlas en cautividad es muy complicado. VandenBrooks confiesa que fue todo un desafío. De pequeñas tienen que comer presas vivas y dos estudiantes (Elyse Muñoz y Michael Weed) tuvieron que ingeniárselas para que comieran todos los días. Este grupo de investigadores ha sido de los pocos que ha conseguido crías libélulas en cautividad bajo condiciones de laboratorio.
Las distintas atmósferas de laboratorio escogidas para criar a las libélulas tenían un 12%, un 21% y un 32% de oxígeno.
El caso de las cucarachas fue mucho más sencillo y permitió a los investigadores criar a siete grupos de ellas en distintas concentraciones que iban del 12% al 40% de oxígeno. Pero a las cucarachas les costó el doble de tiempo desarrollarse hasta su tamaño normal que en niveles normales de oxígeno. Este resultado era inesperado por los investigadores y no sabían explicar bien las razones de este retraso. Especulaban que quizás el oxigeno hacía que pasasen más tiempo en estado de larva.
Así que decidieron estudiar el aparato respiratorio de las cucarachas, un sistema traqueal que básicamente consiste en tubos que conectan las células del interior del insecto con la atmósfera.
Llevaron las cucarachas al sincrotrón de Argonne National Lab para observarlas bajo rayos X. La radiación sincrotrón de esa instalación es particularmente buena a la hora de resolver bordes e interfases de objetos pequeños, lo que era ideal para estudiar los tubos traqueales de los insectos.
Vieron que los tubos traqueales de las cucarachas crecidas en hiperoxia eran más pequeños que los de las normales y que por tanto era esto lo que limitaba su crecimiento. Creen que quizás las cucarachas en hiperoxia hacen una mayor inversión en tejidos dedicados a otras funciones vitales como la reproducción o la alimentación en lugar de a tejidos para la respiración, pues con menos de esos tejidos tienen la misma oxigenación.
El próximo paso a dar por VandenBrooks es estudiar los tubos traqueales de insectos fosilizados en ámbar para saber qué se puede decir acerca de los niveles de oxígeno en el pasado.
El resultado se ha obtenido con insectos sin manipulación genética. Si dejáramos a estos insectos evolucionar en una atmósfera enriquecida en oxígeno tal vez podríamos ver otra vez a las libélulas gigantes surcar el aire. Aunque Meganeura no volviera, pues la historia biológica es irrepetible por siempre y para siempre y además no puede ser invertida, sería lo más cerca que estaríamos jamás de un viaje al Carbonífero. Aparte del que podamos realizar con nuestra imaginación, claro.
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Fuentes y referencias:
Nota de prensa. [2]
Foto: Joaquim Coelho, jcoelho vía Flickr.