Cómo se derriten y reconectan los cerebros de los insectos durante la metamorfosis

la versión original de esta historia apareció en Revista Quanta.

En las cálidas noches de verano, las crisopas verdes revolotean alrededor de brillantes faroles en los patios traseros y en los campamentos. Los insectos, con sus alas en forma de velo, se distraen fácilmente de su preocupación natural por sorber el néctar de las flores, evitar los murciélagos depredadores y reproducirse. Pequeñas nidadas de los huevos que ponen cuelgan de largos tallos en la parte inferior de las hojas y se balancean como luces de hadas con el viento.

Los conjuntos de huevos colgantes son hermosos pero también prácticos: evitan que las larvas que eclosionan se coman inmediatamente a sus hermanos que aún no han eclosionado. Con mandíbulas en forma de hoz que perforan a sus presas y las succionan hasta dejarlas secas, las larvas de crisopa son “despiadadas”, dijo James Truman, profesor emérito de biología celular, del desarrollo y molecular de la Universidad de Washington. “Es como ‘La Bella y la Bestia’ en un solo animal”.

Esta dicotomía de Jekyll y Hyde es posible gracias a la metamorfosis, el fenómeno más conocido por transformar orugas en mariposas. En su versión más extrema, la metamorfosis completa, las formas juvenil y adulta parecen y actúan como especies totalmente diferentes. La metamorfosis no es una excepción en el reino animal; es casi una regla. Más del 80 por ciento de las especies animales conocidas hoy en día, principalmente insectos, anfibios e invertebrados marinos, sufren alguna forma de metamorfosis o tienen ciclos de vida complejos y de varias etapas.

El proceso de metamorfosis presenta muchos misterios, pero algunos de los más profundamente desconcertantes se centran en el sistema nervioso. En el centro de este fenómeno está el cerebro, que debe codificar no una sino múltiples identidades diferentes. Después de todo, la vida de un insecto volador que busca pareja es muy diferente de la vida de una oruga hambrienta. Durante el último medio siglo, los investigadores han investigado la cuestión de cómo una red de neuronas que codifica una identidad (la de una oruga hambrienta o la de una larva de crisopa asesina) cambia para codificar una identidad adulta que abarca un conjunto completamente diferente de comportamientos y necesidades. .

Truman y su equipo ahora han aprendido hasta qué punto la metamorfosis reorganiza partes del cerebro. En un estudio reciente publicado en la revista eVida, rastrearon docenas de neuronas en el cerebro de moscas de la fruta que atravesaban una metamorfosis. Descubrieron que, a diferencia del atormentado protagonista del cuento de Franz Kafka “La metamorfosis”, que se despierta un día como un insecto monstruoso, los insectos adultos probablemente no pueden recordar gran parte de su vida larvaria. Aunque muchas de las neuronas larvales en el estudio resistieron, la parte del cerebro del insecto que examinó el grupo de Truman fue dramáticamente reconfigurada. Esa revisión de las conexiones neuronales reflejó un cambio igualmente dramático en el comportamiento de los insectos a medida que pasaron de larvas rastreras y hambrientas a adultos voladores en busca de pareja.

Sus hallazgos son “el ejemplo más detallado hasta la fecha” de lo que le sucede al cerebro de un insecto en proceso de metamorfosis, dijo Deniz Erezyilmaz, un científico investigador postdoctoral en el Centro de Comportamiento y Circuitos Neurales de la Universidad de Oxford que solía trabajar en el laboratorio de Truman pero no participó en este trabajo. Los resultados pueden aplicarse a muchas otras especies de la Tierra, añadió.