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Una ventana jurásica hacia la evolución de los lepidópteros

Área: Paleontología — domingo, 14 de enero de 2018

Los antepasados de las actuales mariposas habrían aparecido antes incluso que las plantas con flores.

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Ejemplo moderno de Glossata. Fuente: Hossein Rajaei.

La aparición de las plantas con flores supuso un cambio profundo en la biosfera terrestre. Si previamente a ese evento hubiera habido alguien, este no podría haber predicho algo así en ese jardín verde de helechos y coníferas que constituía las tierras emergidas de la Tierra.

La flores trastocaron el aspecto de nuestro mundo llenándolo de color, pero también de insectos polinizadores, como las abejas y las mariposas. Se supone que las gráciles mariposas, o lepidópteros en la terminología científica, no aparecieron hasta que hubo flores de las cuales pudieran libar su néctar. Básicamente, el consenso tradicional es que los insectos aparecieron después de que surgieran las plantas con flores o angiospermas.

Esta visión del pasado cambió en 2012 cuando Paul K. Strother (Boston College) visitaba a un colega en Alemania. Allí pudo examinar muestras de suelo fósil de hace 200 millones de años extraídas al norte de ese país a 300 metros de profundidad. Estas muestras se habían formado a raíz de un proceso durante el cual restos orgánicos se quedaron atrapados en sedimentos acuáticos. Entre esos restos se encontraba polen, esporas, alas de insectos y otros trozos de este tipo de animales.

Entre los casos que pudo reconocer fácilmente estaban los restos de alas de insectos, algo con lo que este investigador de la evolución temprana de plantas terrestres estaba familiarizado.

El problema era que algunas de estas alas parecían pertenecer a mariposas y polillas, que se suponía que tenían que haber aparecido por evolución en el Cretácico, unos 50 o 70 millones de años más tarde, cuando ya había plantas con flores de las que pudieran alimentarse. El asunto de que hubiera mariposas 50 millones de años antes de que hubiera flores no deja de ser extraño y fascinante.

Cinco años más tarde este investigador y sus colaboradores alemanes y holandeses han conseguido establecer, según ellos, el caso científico de que, efectivamente, la emergencia de los lepidópteros se dio mucho antes, durante el Jurásico.

Las muestras no son más que un revoltijo de restos de animales y plantas de la época junto a minerales del suelo. Pero hay técnicas que permiten eliminar estos minerales y quedarse sólo con la parte orgánica que puede ser analizada. Además de polen y esporas pudieron hallar restos de hongos, cutículas vegetales y patas de insectos. Básicamente se trata de materiales resistentes que en un 99% son de origen vegetal.

Se trata de un trabajo detectivesco en el cual se observan este tipo de restos con un microscopio y se intenta saber a qué ser corresponde cada trozo que se ve, sumergiéndose así en un mundo de hace 200 millones de años.

Entre las muestras que han estudiado están las escamas de las alas de mariposas de la época (ver foto de abajo) y que todos hemos visto de niños con los microscopios de juguete alguna vez. Son precisamente las escamas de las alas de las mariposas y polillas las que les dan esa espectacular variedad de colores y patrones.

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Escamas fósiles de ala de mariposa. Fuente: Bas van de Schootbrugge, Utrecht University .

Analizando las escamas de las alas de algunos insectos al microscopio electrónico pudieron reconocer que algunas de estas escamas formaban un patrón en forma de espina de pescado, que son características de mariposas con mandíbula que pueden morder y masticar.

Pero otras escamas presentaban perforaciones, algo que es propio de grupo taxonómico Glossata, grupo que incluye a las modernas mariposas y polillas equipadas con probóscide que usan para libar néctar. En la actualidad, todos los lepidópteros que tiene escamas agujereadas tiene probóscide. Así que esas escamas debían pertenecer a lepidópteros que tenían probóscide, aunque no hubiera en ese tiempo néctar para libar. Sin embargo, no parece que hayan encontrado precisamente restos de probóscides en las muestras. Los anteriores restos fósiles conocidos de Glossata se remontaban a hace 129 millones de años, cuando ya había flores.

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Escamas de ala de mariposa moderna vistas al microsccopio electónico de barrido. Fuente: Hossein Rajaei, Museum für Naturkunde.

El hallazgo tiene valor porque las delicadas estructuras del cuerpo de las mariposas son propensas a deteriorarse y a no dejar restos fósiles.

Las muestras provienen del borde entre el Triásico y el Jurásico, de hace 201 millones de años, momento en el que algún tipo de cataclismo produjo una extinción masiva que se llevó por delante al 35% de todas las especies. Que los lepidópteros hayan sobrevivido también a esta extinción masiva hace que sean aún más notables.

Estos restos fósiles proporcionan, además, una imagen de la evolución de los insectos en tierra firme, algo sobre lo que no se tiene mucha información.

Pese a la ausencia de flores, los antepasados de nuestras actuales mariposas y polillas desarrollaron los atributos de estos insectos, como la probóscide para libar. Entonces, a falta de flores, libaban las gotitas de agua, sabia y polen de las puntas de las semillas inmaduras de las gimnospermas, principalmente como fuente de hidratación. Estas plantas sin flores podían ser coníferas, que poseen semillas, pero que no tienen flores ni frutos.

Por tanto, la probóscide de estos insectos, en lugar de libar un néctar que no existía en la época, les habría ayudado a conseguir agua y así no morir deshidratadas en un tiempo en el que el clima era árido y seco, climatología propia de finales del Triásico.

Estos investigadores han arrojado luz sobre un caso más de coevolución en el que los insectos polinizadores evolucionaron a la vez que evolucionaban las plantas con flores, algo que comenzaría hace unos 150 millones de años. El nuevo descubrimiento no cambia este hecho, pero si propone que Glossata apareció primero.

Los insectos de este grupo evolucionaron antes adaptándose al aprovechamiento de los óvulos, sabia de hojas dañadas y granos de polen de las gimnospermas. Luego, con el advenimiento de las flores, readaptaron sus hábitos y anatomía para alimentarse de las angiospermas, para terminar coevolucionando con las flores al libar su néctar y propagar su polen. Mientras, las flores evolucionaban para proporcionar néctar y ser más atractivas con colores y olores llamativos a estos insectos. Por tanto, la existencia previa de la probóscide y de los hábitos libatorios habrían ayudado a la evolución de las plantas con flores, en lugar de al revés.

Pero muchos expertos del campo ponen en cuestión la idea. Para libar agua o sabia, muchos insectos no lepidópteros no necesitan probóscide ni nada parecido, pues les basta usar la boca y el efecto de capilaridad para ello. Argumentan que la probóscide larga y enrollada sólo tiene sentido cuando se necesita alcanzar néctar en la profundidad de una flor.

Desde el punto de vista evolutivo hay muchas estructuras anatómicas que están ahí sin una función muy concreta en espera de una oportunidad para evolucionar, luego cambian y consiguen tener una función en particular bajo la presión de selección. Quizás las probóscide de los Glossata de hace 200 millones de años no era tal y como es ahora, sino mucho más sencilla, y sólo consiguió su estructura enrollada actual una vez aparecieron las flores y la necesidad de llegar a su néctar.

Aunque los lepidópteros fueran más antiguos de lo que se creía, posiblemente no eran abundantes o importantes hace 200 millones de años, sino que su papel pudo ser marginal a la espera de una oportunidad, al igual que lo era el papel de los mamíferos antes de la desaparición de los dinosaurios. Una vez que aparecieran las plantas con flores entonces se diversificaron en coevolución con ellas.

Uno de lo ejemplos más bonitos de coevolución en este contexto es el que encontró Charles Darwin en su día. Una flor de orquídea (Angraecum sesquipedale) que le trajeron de Madagascar poseía una las estructura en forma de bolsillo muy alargado en cuyo fondo se encontraba néctar. Esta especie fue descubierta por el botánico francés Louis-Marie Aubert du Petit-Thouars en 1822. Darwin predijo en su publicación sobre orquídeas de 1862 que debía de haber una mariposa con una probóscide lo suficientemente larga (28 cm) como para llegar a ese néctar. Dicho insecto, una polilla, fue encontrada en 1903, más de dos décadas tras la muerte de Darwin: Xanthopan morganii praedicta. Hasta 100 años más tarde no se logró filmar a este insecto en acción.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.

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5 Comentarios

  1. tomás:

    Que tuviesen probóscide se basa únicamente en que los actuales que presentan agujeros en las escamas, la tienen y de ello deducen, pero no tiene que ser necesariamente así. Puede que su ADN estuviese preparado para desarrollar ese atributo innecesario e inexistente en un principio, que luego se formó al darse las circunstancias favorables para su utilización.

  2. JavierL:

    Me recuerda el “¿que fue primero, el huevo o la gallina?”

    En este caso ¿tiene sentido evolutivo desarrollar las primeras flores sin que nadie haga de polinizador? Tiene sentido de esta forma que ya existiera especies que pudieran tomar esa función

  3. tomás:

    Primero fue el huevo puesto por una “pregallina”, aunque los creacionistas se empeñen en lo contrario.
    Los insectos fueron previos -aparecieron hace unos 400 Ma- a las angiospermas y gimnospermas -unos 150 Ma o cosa asi-. Seguramente se alimentaban de la savia de otras plantas que aún no eran ni una ni otra -imagino-. Cuando se dieron cuenta de que el polen estaba rico-rico, comenzó esa retroalimentación mutua de tanto éxito, al menos en las zonas menos frías.
    Pero nuestro gran sabio en esto es “petrus” que quizá nos obsequie con sus conocimientos.

  4. JavierL:

    En efecto primero fue el huevo puesto que los dinosaurios (antepasados de las aves) ya ponían huevos.

    Tiene más sentido evolutivo que se desarrolle uno y después el oro, los dos a la vez as mucha conciencia.

    De igual forma cuando leo “mariposas y polillas, que se suponía que tenían que haber aparecido por evolución en el Cretácico, unos 50 o 70 millones de años más tarde” no dejó de pensar que si no era la mariposa pues algún otro tipo de (futuro) polinizador tenía que estar presente ANTES de las aparición de las flores.

    Así que no es sorpresa que existieran esas mariposas desde antes (quizás en menor número y por tanto mayor dificultad de encontrarlos en el registro fósil hasta ahora)

  5. tomás:

    Ya. Pero si hago de abogado del diablo, he de preguntarte si fue antes el huevo o el dinosaurio. Entonces tú te vas hasta los peces y seguimos si el huevo o el pez…; la monda: el huevo primero y asunto concluido: el sentido común y la evolución así lo deciden.

    En cuanto al problema del antes en la polinización, las plantas precursoras de angios- y gimnos- diría que fiaban al viento sus semillas. Pero ya metidos en la polinización, piensa que muchos insectos no son polillas ni mariposas y ya ejercían esa función. Basta impregnar las patas o cualquier otra parte del cuerpo. Por ejemplo las abejas no son lepidópteros y creo que su función polinizadora es muy superior, aunque no tengan una lengua “de película”. A las mariposas lenguaraces y a las orquídeas les toca rizar el rizo: algo así como en el circo el triple salto mortal. En resumen, que no creo, en general, que las mariposas y polillas hayan sido determinantes ni imprescindibles para la extraordinaria difusión y diversificación de las plantas con flores. Se han quedado con el no va más de la dificultad, pero no recae sobre ellas el mayor trasiego.

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