Coevolución de bacterias endosimbióticas e insectos

Nancy A. Moran, Departamento de Ecología y Biología Evolutiva, Universidad de Arizona.

Se puede demostrar que la mayor fuente de biodiversidad se basa en la interacción entre los insectos herbívoros y las plantas que comen. La inmensa mayoría de las especies de insectos se alimenta directamente de las plantas, y la mayoría de las especies restantes come o parasita los insectos que comen plantas. Además, la diversidad de vegetales productores de flores tal vez ha sido producto de la necesidad de defenderse de los ataques de los insectos enemigos. Pero, ¿qué insectos son capaces de hacerlo satisfactoriamente, tanto en términos de cantidad de especies como de individuos, comiendo plantas exclusivamente? Un factor poco valorado en el éxito de muchos insectos herbívoros es la ayuda de bacterias o mutualistas, que proporcionan nutrientes necesarios no presentes en una dieta vegetariana.

Los requisitos dietéticos son complejos en el caso de los insectos y de otros animales. Tomemos como ejemplo los diez aminoácidos esenciales: como se han perdido los genes para producir las enzimas necesarias, estos animales no pueden utilizar otros aminoácidos para producir ningún aminoácido de este grupo. La necesidad de estos aminoácidos esenciales es la razón que explica que los vegetarianos combinen legumbres con cereales: la combinación de estos alimentos proporciona un perfil de aminoácidos favorable para la producción de proteínas.

En el caso de los insectos con apéndices bucales para chupar –áfidos, pulgones, moscas blancas, psyllidos, cochinillas, cigarras, muchos cicádidos, y otros– la única fuente de alimento es la savia de las plantas, tanto de tejidos leñosos como floemáticos. La savia presenta una serie particularmente pobre de aminoácidos, a menudo sin muchos aminoácidos “esenciales”.Sin embargo, como saben todos los horticultores, muchos insectos chupadores de savia parecen reproducirse y crecer muy bien en las plantas huésped. Su estrategia consiste en asociarse con endosimbiontes bacterianos que viven en el interior de las células de los insectos huéspedes. Las bacterias son organismos simples, pero bioquímicamente son más completos que los animales. Muchos dominan las rutas enzimáticas para elaborar todos los aminoácidos que necesitan las proteínas. Los insectos chupadores de savia y sus bacterias endosimbióticas obtienen un beneficio mutuo de este acuerdo comercial. Los simbiontes reciben moléculas libremente disponibles en la dieta de savia del huésped; estas incluyen una gran cantidad de aminoácidos no esenciales y fuentes de energía consistentes principalmente en azúcar. A cambio, les producen los valiosos aminoácidos esenciales y vitaminas; estos elementos son sintetizados en el interior de la célula bacteriana y liberados en el huésped. Estos sistemas mutualistas son particularmente generalizados entre los insectos chupadores de savia, pero también son comunes en muchos invertebrados que consumen fuentes de alimentos nutricionalmente pobres.

Leer el artículo completo.