Podrían haber otros mecanismos de adaptación al ambiente

Aunque hoy en día se tiene abundante información en distintas áreas de la biología sobre la historia evolutiva de los seres vivos, no todo está dicho, pues todavía no está claro cómo es que surgen nuevas especies de seres vivos a partir de sus ancestros, y cuáles son los mecanismos que les permiten adaptarse a nuevos ambientes.

El mecanismo hasta hoy conocido de adaptación de los seres vivos a su entorno, se centra en las modificaciones que sufre el ADN: una serie de instrucciones que todo ser vivo posee y que le dictan cómo es y cómo funciona. Pero para que las modificaciones se “fijen” en el ADN, deben pasar miles y miles de generaciones, durante millones de años. Por ello, todavía quedan dudas sobre cómo se producían las adaptaciones que suceden en lapsos relativamente cortos de tiempo.

Durante una conferencia en el Instituto de Química de la UNAM, ofrecida como parte de la conmemoración del Año Internacional de la Química, el Dr. Wilhelm Boland (especialista en bioquímica orgánica), del Instituto Max Planck de Ecología Química en Alemania, explicó que el estudio que actualmente realizan él y su equipo podría aportar importantes indicios respecto a interrogantes relacionadas con el origen de las especies. 

En el artículo titulado Host plant shifts affect a major defense enzyme in Chrysomela lapponica, publicado en marzo en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias, el equipo del Max Planck expone que su trabajo busca entender cómo es que los insectos fitófagos (que comen plantas) se adaptan a nuevos hospederos (que son los árboles de los cuales tales insectos dependen, pues en éstos habitan y de éstos se alimentan). 

Los resultados del prestigioso equipo de investigación del Instituto Max Planck sugieren que los mecanismos por los cuales los seres vivos pueden adaptarse en periodos de tiempo relativamente cortos, a condiciones de vida diferentes a las de sus antecesores, ocurren en los ajustes que hace la propia maquinaria bioquímica de las células. Esta maquinaria es la encargada de “orquestar” las reacciones químicas que ocurren en cada célula, para que ésta pueda fabricar proteínas: moléculas vitales para que los seres vivos realicen todas funciones.

En particular, Boland y su equipo han estudiado dos grupos de escarabajos cuya principal adaptación es la habilidad de “secuestrar” moléculas tóxicas de las hojas del árbol que comen, y luego transformarlas para elaborar sus propias defensas químicas. Con las toxinas producidas, estos escarabajos logran protegerse de los depredadores.

Aunque los dos grupos de escarabajos pertenecen a la misma especie, habitan en distintas regiones de Europa y tienen diferentes hospederos, pues uno come hojas de los sauces, y el otro vive de los abedules. 

Respecto a la historia evolutiva de estos escarabajos, los científicos sabían que aquellos que se alimentan de sauces, son los ancestros de los escarabajos que comen abedules. Esto quiere decir que, en algún momento de su historia, los come-sauces se fueron a vivir a abedules. Con el tiempo, el cambio de hábitat separó a un grupo de otro, pues los come-sauces se adaptaron a las nuevas condiciones de vida del lugar en el que se establecieron, esto es, comenzaron a comerse los abedules y así pudieron sobrevivir en su nuevo hospedero. 

Pero ello implica que la materia prima que los escarabajos requieren para elaborar sus toxinas, difiere una de la otra. No es lo mismo tener como materia prima un árbol que otro. Boland y sus colaboradores se preguntaron: ¿cómo es que los escarabajos come-abedules seguían fabricando sin problemas sus defensas tóxicas, a pesar de que los árboles que comen son distintos a los que consumen sus ancestros?

Para responder a esta cuestión, los investigadores compararon, mediante técnicas moleculares, las proteínas implicadas en la fabricación de las defensas químicas de ambos tipos de escarabajos.

Lo que encontraron fue que, aunque el grupo de escarabajos más reciente se alimenta de abedules, todavía conserva en su información genética todas las órdenes para producir las toxinas con las cuales sobreviviría si viviese en un sauce. Sin embargo, dado que este escarabajo, al vivir en un abedul ha cambiado su alimento y su hábitat, elabora en mínimas cantidades las proteínas que ya no necesita durante la fabricación de sus toxinas por lo que “economiza” en las proteínas que no requiere para producir sus defensas tóxicas.

Dado que el cambio a un nuevo tipo de alimentación de los escarabajos come-abedules es relativamente reciente, Boland y su equipo han sugerido que dicha adaptación aún no se “fija” en el ADN de estos insectos (pues, como se mencionó, esto ocurre en periodos de tiempo muy largos). Más bien, es al nivel de la maquinaria bioquímica (encargada de controlar las reacciones químicas de las células), donde por el momento se dicta la producción de las proteínas para elaborar la toxina.

Los científicos creen que es muy posible que estén frente a un caso de formación de nuevas especies de escarabajos fitófagos, ocurrido como consecuencia del cambio en el tipo hospedero. Por ello, proponen a estos escarabajos, conocidos popularmente como “escarabajos de las hojas”, como un sistema modelo para el estudio del origen de las especies y para la adaptación a nuevas formas de vida.