Feromonas (1): El lenguaje químico en los insectos

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Antonio Luis Rivera Berdiel >

El lenguaje es un elemento imprescindible para las relaciones y la comunicación entre individuos, lo que permite formar colectividades o sociedades. La necesidad de comunicación entre animales se establece por diferentes razones, las principales: búsqueda de alimentos, la protección o defensa y la más destacada, la reproducción.

La química está presente en todo el universo, en la formación de materiales, sustancias, recursos, organismos y también en el lenguaje. Las sustancias químicas que sirven como medio de comunicación entre animales reciben el nombre de “semioquímicas”. Se clasifican en alomonas, cuando favorecen al productor de las mismas, generalmente con función defensiva, y en kairomonas cuando es el receptor quien resulta favorecido, como las señales de atracción, de alarma, etc.

Todas las sustancias semioquímicas que actúan entre individuos de la misma especie se conocen como feromonas (del griego pheros, portador y ormone, reacción). El término fue acuñado por Karlson y Butenand en 1959 y se refiere a que son secretadas por glándulas externas y liberadas al medio ambiente. Actúan como coordinadores químicos proporcionando un medio de alerta, estímulo o mandato entre los individuos de una misma especie.

El comportamiento y la comunicación mediante feromonas está más estudiado en insectos, incluso también en mamíferos; sin embargo, no es exclusivo de ellos, sino que se extiende a todo el reino animal, quizá con la única probable excepción de las aves, donde no se han descrito por el momento. Sería demasiado ambicioso y extenso abarcar todo el abanico de clases de animales, por ello quiero centrar la atención exclusivamente en los insectos. Su capacidad de visión es muy limitada o con un radio muy corto, así las feromonas, que pueden viajar en el aire a largas distancias, son vitales en las relaciones entre insectos de la misma especie.

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La química de las feromonas

La naturaleza química de las feromonas en los insectos es muy variada, la más frecuente es una mezcla de compuestos. Algunos son derivados de hidrocarburos con un número de carbonos entre C5 y C20 y pesos moleculares entre 80 y 300. Este aspecto es importante porque afecta a su volatilidad y a su dispersión en el ambiente. Se crea un área de influencia de mayor o menor radio, que algunos investigadores denominan “espacio aéreo activo”. Se ha observado con diversas especies de lepidópteros y todo macho presente en este área buscará a la hembra emisora de la señal.
Las feromonas en insectos también están compuestas por ácidos grasos, otras sustancias que obtienen de las plantas y terpenos. La diversidad y complejidad de las feromonas es amplia y en muchos casos no está bien estudiada todavía. En otros son estructuras más simples, algunas feromonas de alarma son hidrocarburos sencillos: undecano, tridecano y pentadecano.

Algunos compuestos de las feromonas los insectos los obtienen de la dieta y pasan directamente a formar parte de un tipo de feromona. En ciertos casos, pueden ser transformados por la intervención de bacterias. No obstante, la mayor parte de las feromonas de los insectos son sintetizadas por ellos mismos y secretadas por glándulas exocrinas, con ubicaciones muy diversas.

Es importante la complejidad en la composición de las feromonas, pues es conveniente recordar que son usadas entre individuos de la misma especie, lo que requiere que sean muy específicas y que no haya posibilidad de confusión. Intervienen también otros factores para activar las respuestas, como una concentración determinada o una frecuencia programada. Hay alguna excepción y dos especies relacionadas pueden generar la misma feromona, por ejemplo, aunque no son insectos, sino garrapatas, es el caso de Dermacentor variabilis y D. andersoni que comparten los mismos ácidos grasos en su feromona de cópula, pero la concentración emitida por la hembra de D. andersoni es 12 veces mayor que la emitida por D. variabilis.

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Efectos de las feromonas

La respuesta de los insectos a las feromonas es mucho más estereotipada que la de los mamíferos, probablemente por la distinta complejidad de su sistema nervioso. bombykol-sfLos insectos siempre responden del mismo modo ante la presencia de la misma feromona. Como ejemplos: la hembra de Bombyx mori, el gusano de seda, produce una feromona denominada bombycol (10E,12Z)-hexadeca-10,12-dien-1-ol) que atrae a los machos, de modo que estos intentan copular con cualquier objeto impregnado con esta feromona.
Los cadáveres de las hormigas emiten una sustancia o “feromona funeraria”; se ha comprobado que impregnando a una hormiga viva con dicha sustancia, es expulsada y retirada por las otras hormigas, como si de un cadáver real se tratara.

La clasificación de los distintos tipos de feromonas no contempla su composición química, sino su función. Así se habla de feromonas de alarma, de atracción sexual, de captación de alimento o reclutamiento, feromonas de marca territorial, de reconocimiento, etc.

Otra forma de clasificación relacionada con la anterior es según el tipo de efecto, que puede ser tanto liberador como detonador. Ejemplo del primero son las feromonas de alarma, que a su vez provocan reacciones de concentración o de huida. La concentración es típica de colonias numerosas que disponen de bastantes sustancias defensivas, como sucede con el mosquito Anopheles clariger. Por el contrario, la hormiga Lasius alienus responde con la huida ante una señal de feromona de alarma, porque sus colonias son menos numerosas y no dispone de muchos elementos de defensa, por lo que la mejor estrategia para preservar la colonia es la huida, antes que enfrentarse a la agresión.

Las hormigas en general usan entre 10 a 20 señales químicas; la mayor parte son de efecto liberador. Una feromona muy característica es la que señaliza el camino hacia el alimento. Cuando una exploradora encuentra una fuente de alimento, regresa al hormiguero marcando el camino con una feromona que todas las demás siguen. Indica también la cantidad y calidad del nutriente. Escarabajos tropicales de la subfamilia Scarabaeinae, que se alimentan de carroña y excrementos, marcan el alimento hallado frente a otras especies competidoras. Algunos lo entierran o transportan, por lo que deben comunicarse en un cierto grado de cooperación social..
Las feromonas de atracción sexual son las más destacadas. En muchas especies son liberadas por las hembras para atraer a los machos, pero estos a su vez, liberan otras feromonas que provocan la inmovilidad de la hembra para la cópula. El enjambre es un modelo de formación de nuevas colonias usado por hormigas, abejas y termitas que también está controlado por las feromonas desde el mismo momento de la salida.

Un efecto detonador típico es el producido por la abeja reina, que secreta el ácido trans-9-ceto-decanoico desde una glándula situada en su mandíbula. Algunas obreras ingieren el ácido y lo van transmitiendo al resto de la colonia, regurgitando una parte y guardando el resto. Así se repite el proceso hasta que todas tienen aproximadamente una cantidad mínima de 0.1 g de esta sustancia, que actúa como inhibidor del desarrollo sexual y reproductor de las obreras, de modo que todas son estériles y no hay reinas competidoras.

Las feromonas son todavía más imprescindibles en los insectos sociales, que se comportan como un superorganismo, regido por la reina, que es la única reproductora. Las diferentes castas se dividen las funciones, siendo las obreras quienes hacen el mayor trabajo, con un elevado grado de altruismo, incluso sacrificando su fertilidad, por el bien colectivo. El engranaje funciona gracias a las feromonas, pues cada pieza conoce su función.

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Feromonas y sexo

En general se asocian las feromonas a la atracción sexual como una especie de afrodisíaco muy poderoso. Parece que no solo es así, pues ya vemos que existen muchos efectos distintos. No obstante, llevando el tema a la actividad sexual, un experimento realizado por Joan Levine en la Universidad de Toronto con moscas Drosiphila melanogaster indica que no es exactamente así. Suprimió genéticamente la producción de feromonas en machos y hembras. Las moscas “sin perfume” igualmente atraían a otros machos de la misma especie, incluso de otras especies. Sin embargo, las moscas macho tratadas genéticamente intentaban copular con otros machos, en un comportamiento no natural. Las hembras “sin perfume” no mostraban atracción por los insectos sin feromonas. La conclusión del experimento fue que la feromona no actúa en estas moscas como sustancia afrodisíaca, sino que su función real es distinguir el sexo y la especie de su pareja.

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El hombre ha sabido aprovechar la existencia del lenguaje químico mediante feromonas como herramienta en el control de plagas de insectos. La obtención de feromonas por medios naturales es demasiado costosa, pero la industria ha logrado sintetizar distintas feromonas de muchas especies-plaga que son útiles para el trampeo en programas de monitorización de poblaciones con el fin de obtener información que optimice las medidas de control a implantar. La confusión sexual es otro método de lucha que utiliza feromonas sintéticas. Es muy usada con lepidópteros, como la polilla del racimo de la vid o Cydia pomonella en frutales de pepita. Se instalan multitud de difusores de hormona femenina que saturan el ambiente con elevadas concentraciones de forma que los machos son incapaces de localizar a las auténticas hembras. Otra variante de la técnica en cultivos de invernaderos o lugares cerrados consiste en atraer a los machos hacia puntos que emiten feromona femenina impregnada en un material tipo polvo, que queda adherido a los pelillos de los machos. De este modo se convierten en falsas hembras que atraen a otros machos provocando un efecto de confusión que hace descender notablemente su índice reproductor.

El tema puede ser tan extenso como la elevada cantidad de familias de insectos, cada uno con sus feromonas específicas. El objetivo a destacar es la importancia de la química en la naturaleza desde cualquier punto de vista, en este caso desde la comunicación.

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Segunda parte: Feromonas (2): La química de la seducción

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