15.6.2: Hormonas de Insectos
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Debido a su exoesqueleto rígido, los insectos solo pueden crecer arrojando periódicamente su exoesqueleto, llamado muda. La muda ocurre repetidamente durante el desarrollo larval. En la muda final, el adulto emerge. En varios órdenes de insectos, notablemente
- hormigas y abejas (Hymenoptera) — ejemplo la abeja
- moscas (Diptera) — ejemplo Drosophila melanogaster
- mariposas y polillas (Lepidoptera) como la polilla del gusano de seda
el adulto se ve completamente diferente de la larva que lo precedió. Esta marcada transformación se llama metamorfosis completa.
La metamorfosis completa se produce durante una etapa que parece estar latente llamada pupa. De hecho, se está produciendo una intensa actividad biológica dentro del caso pupal. Las células de prácticamente todas las estructuras larvales diferenciadas músculos, glándulas salivales, intestino, etc. mueren por apoptosis. Los nutrientes que liberan están entonces disponibles para el desarrollo posterior de nidos de células -los discos imaginales - que se han ido desarrollando silenciosamente dentro del cuerpo larval. Su diferenciación produce las estructuras del adulto: piernas, alas, ojos compuestos, etc.
La secuencia que termina en el panel central (B) muestra las etapas larval, pupal y adulta durante el desarrollo normal de la polilla del gusano de seda doméstica, Bombyx mori.
Hormona Protoracicotrópica (PTTH)
La muda y la pupación requieren de la hormona, PTTH, secretada por dos pares de células en el cerebro de la larva. Si estas células se cortan del cerebro de una larva de crecimiento completo, no se produce la pupación. Esto no se debe al trauma de la cirugía; si se trasplanta en otro lugar del cuerpo de la oruga, la pupación ocurre normalmente. PTTH es un homodímero de dos polipéptidos de 109 aminoácidos. PTTH no impulsa la pupación directamente sino que, como su nombre indica, actúa sobre las glándulas protorácicas.
Ecdisona
Hay dos glándulas protorácicas localizadas en el tórax. Bajo la influencia de PTTH, secretan la hormona esteroide ecdisona. Actuando juntos, PTTH y ecdisona desencadenan cada muda: larva a larva y pupa a adulto. ¿Qué explica entonces los cambios dramáticos de la metamorfosis?
Hormona Juvenil (JH)
La hormona juvenil es secretada por dos diminutas glándulas detrás del cerebro, los corpora allata. Mientras haya suficiente JH, la ecdisona promueve las muda de larvas a larvas. Con menores cantidades de JH, la ecdisona promueve la pupación. La ausencia completa de JH da como resultado la formación del adulto.
Entonces, si los corpora allata se eliminan de un gusano de seda inmaduro, inmediatamente hace girar un capullo y se convierte en una pequeña pupa. Finalmente emerge un adulto en miniatura (mostrado en el panel (A) anterior). Por el contrario, si los corpora allata de un gusano de seda joven se colocan en el cuerpo de una larva completamente madura, la metamorfosis no ocurre. La siguiente muda produce una oruga extra grande (panel (C) arriba).
JH afecta la expresión génica
Los insectos adultos normalmente no mudan, pero si se le dan cantidades adicionales de PTTH a un Rhodnius adulto (el “bicho besador”), se le obliga a una muda extra. El fisiólogo inglés de insectos V. B. Wigglesworth demostró que si la hormona juvenil se aplica por primera vez al exoesqueleto del insecto, las regiones afectadas por este vuelven al tipo larval después de esta muda extra.
¡Qué hermoso ejemplo del poder de una sola molécula para desatar un patrón diferente de expresión génica! Presumiblemente, JH interactúa con receptores hormonales en las células para producir un nuevo conjunto de factores de transcripción.
Hormonas de insectos y control de plagas
El conocimiento de las hormonas de insectos ha brindado una serie de oportunidades para alistarlas o moléculas relacionadas con ellas en la batalla contra las plagas de insectos.