Redacción

Un misterio ha desconcertado a los biólogos durante más de un siglo. En los últimos años han surgido intrigantes y competitivas teorías sobre la evolución de las alas de los insectos, pero ninguna fue del todo satisfactoria. Finalmente, un equipo del Laboratorio Biológico Marino (MBL), Woods Hole, ha resuelto la controversia, utilizando pistas de documentos científicos de hace mucho tiempo, así como enfoques genómicos de vanguardia.

El estudio, llevado a cabo por la investigadora asociada de MBL Heather Bruce y el director de MBL Nipam Patel, se publicó en la revista Nature Ecology & Evolution.

Las alas de los insectos, confirmó el equipo, evolucionaron a partir de un brote o “lóbulo” en las patas de un crustáceo ancestral (sí, un crustáceo). Después de que este animal marino hiciera la transición a vivir en tierra hace unos 300 millones de años, los segmentos de las patas más cercanos a su cuerpo se incorporaron a la pared del cuerpo durante el desarrollo embrionario, quizás para soportar mejor su peso en tierra. “Los lóbulos de las patas se movieron entonces hacia arriba en la espalda del insecto, y esos más tarde formaron las alas”, dice Bruce.

Una de las razones por las que llevó un siglo darse cuenta de esto, dice Bruce, es que no se apreció hasta aproximadamente el 2010 que los insectos están más estrechamente relacionados con los crustáceos dentro del filo de los artrópodos, como lo revelan las similitudes genéticas.

“Antes de eso, en base a la morfología, todo el mundo había clasificado los insectos en el grupo de los miriápodos, junto con los milpiés y los ciempiés”, dice Bruce. “Y si buscas en los miriápodos de dónde proceden las alas de los insectos, no encontrarás nada”, dice. “Así que las alas de los insectos llegaron a ser consideradas como estructuras ‘novedosas’ que surgieron en los insectos y no tenían una estructura correspondiente en su ancestro, porque los investigadores buscaban en el lugar equivocado al ancestro del insecto”.

“La gente se entusiasma con la idea de que algo como las alas de los insectos puede haber sido una innovación novedosa de la evolución”, dice Patel. “Pero una de las historias que está surgiendo de las comparaciones genómicas es que nada es completamente nuevo; todo vino de alguna parte. Y puedes, de hecho, averiguar de dónde”.

Inyección de la solución CRISPR en embriones de crustáceos (Parhyale hawaiiensis). (Foto: Heather Bruce)

Bruce olió su descubrimiento al comparar las instrucciones genéticas de las patas segmentadas de un crustáceo, el diminuto Parhyale, y las patas segmentadas de insectos, incluyendo la mosca de la fruta Drosophila y el escarabajo Tribolium. Utilizando la edición de genes CRISPR-Cas9, deshabilitó sistemáticamente cinco genes de patas compartidos en Parhyale y en los insectos, y encontró que esos genes correspondían a los seis segmentos de patas más alejados de la pared del cuerpo. Parhyale, sin embargo, tiene un séptimo segmento de pata adicional junto a su pared corporal. ¿A dónde fue ese segmento?, se preguntó. “Así que empecé a buscar en la literatura y encontré esta idea realmente antigua que se había propuesto en 1893, de que los insectos habían incorporado su región proximal [más cercana al cuerpo] de las patas a la pared del cuerpo”, dice.

“Pero todavía no tenía la parte del ala de la historia”, dice. “Así que seguí leyendo y leyendo, y me encontré con esta teoría de los años 80 de que no solo los insectos incorporaron su región proximal de la pata en la pared del cuerpo, sino que los pequeños lóbulos de la pata se movieron más tarde hacia arriba en la espalda y formaron las alas. Pensé, vaya, mis datos genómicos y embrionarios apoyan estas viejas teorías”.

Habría sido imposible resolver este longevo enigma sin las herramientas disponibles ahora para explorar los genomas de una miríada de organismos, incluyendo Parhyale, que el laboratorio de Patel ha desarrollado como el organismo de investigación más rastreable genéticamente entre los crustáceos.