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Tema: Por qu algunos insectos pueden caminar sobre el agua?

  1. #1
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    Predeterminado Por qu algunos insectos pueden caminar sobre el agua?




    Cualquiera que haya observado un lago o un pequeo estanque habr sido testigo de la maravilla evolutiva que son esos curiosos insectos que se desplazan sobre la superficie del agua sin ningn problema, como si fuera tierra firme.
    Un proyecto europeo est permitiendo a la Escuela Normal Superior (ESN) de Lyon investigar la base gentica responsable de esta asombrosa capacidad.

    Las especies de insectos semiacuticos de los grupos Heteroptera y Gerromorpha son muy abundantes en la superficie de diversas masas de agua de todo el mundo y se han convertido, en cierto modo, en una curiosidad cientfica. Para comprender esta adaptacin estos insectos no son otra cosa que formas evolutivas ms complejas que sus parientes terrestres son necesarios estudios que apliquen una visin integradora de la biologa evolutiva del desarrollo y la ecologa evolutiva.

    Los investigadores del proyecto WATER WALKING (Developmental genetics and adaptive bases of a major ecological transition How to walk on water!) estn tratando de lograr este objetivo. Abderrahman Khila, responsable del grupo en la ENS de Lyon, ha desarrollado un mtodo multidisciplinar para estudiar cmo la interaccin ente las rutas genticas del desarrollo y los factores ecolgicos pueden favorecer una evolucin morfolgica como la observada en los insectos semiacuticos.

    Abderrahman Khila

    Por qu es tan difcil combinar la biologa evolutiva del desarrollo con la ecologa evolutiva?

    Para ello se necesitan al mismo tiempo buenas herramientas y un contexto ecolgico adecuado. En este sentido, los modelos de referencia actuales (la mosca de la fruta, los ratones, el pez cebra, entre otros) son herramientas valiosas, pero carecen del contexto ecolgico. Por su parte, los modelos naturales, que por lo general son elegidos debido a un contexto ecolgico especfico, no han logrado establecerse para un uso rutinario de tcnicas sofisticadas como la transgnesis o la gentica.

    Cmo puede el estudio de los insectos semiacuticos ayudar a resolver estos obstculos?

    Los insectos semiacuticos plantean un conjunto especialmente interesante de problemas biolgicos que permite abordar cuestiones relacionadas con la adaptacin y la diversificacin de las especies. Es ms, estos insectos han demostrado ser muy sensibles en relacin con la transferencia de determinadas herramientas genticas. Esto permite abordar estas cuestiones de una forma precisa e integradora, esto es, combinando la gentica del desarrollo con la ecologa y la evolucin.

    Los insectos semiacuticos plantean un conjunto especialmente interesante de problemas biolgicos que permite abordar cuestiones relacionadas con la adaptacin y la diversificacin de las especies

    Un aspecto llamativo de la biologa de este grupo de insectos es su capacidad para ocupar la superficie del agua como un nuevo hbitat (sus ancestros eran terrestres) y, por tanto, aprovechar nuevas oportunidades ecolgicas. Esta transicin est acompaada de un amplio conjunto de fenotipos visibles como, por ejemplo, una mayor longitud de las extremidades, una inversin del diseo de la longitud relativa de las extremidades (el segundo par de patas es el ms largo en los zapateros, mientras que en la mayora de los insectos el tercer par de patas es el ms largo) as como la forma en la que se desplazan sobre un sustrato fluido. Estos tambin exhiben una serie de caractersticas sexualmente relevantes como su marcado dimorfismo sexual y su gran plasticidad fenotpica, fenmenos determinados frecuentemente por el conflicto sexual.

    Esto, junto con las herramientas que hemos logrado desarrollar, marc una gran diferencia a la hora de integrar la ecologa, la evolucin y la gentica del desarrollo.

    Cmo estudi estos insectos?

    Fui invitado a unirme a un proyecto para estudiar la base gentica del conflicto sexual en zapateros por el Prof. Locke Rowe (Universidad de Toronto) en colaboracin con el Prof. Ehab Abouheif (Universidad McGill, Montreal). Mi primera sugerencia fue que deberamos probar en estos organismos algunas tcnicas bsicas, las cuales funcionaron muy bien. De hecho, funcionaron tan bien que decid desarrollar el resto de mi carrera cientfica en este sistema.

    Cules son sus principales descubrimientos hasta la fecha?

    Los zapateros se desplazan sobre el agua empleando un truco muy eficaz: a lo largo de la evolucin, estos han desarrollado un segundo par de patas ms largo con forma de pala, que funcionan como remos. Este segundo par de patas se mueve simultneamente en el agua como un par de remos en una barca.

    La primera pregunta que nos hicimos fue cmo evolucionan estas modificaciones morfolgicas y funcionales. Descubrimos que un gen Hox denominado Ultrabithorax (Ubx; conservado tanto en invertebrados como en humanos) modificaba su expresin espacial y temporal y que estos cambios determinan la configuracin y el aspecto del segundo par de patas. Lo realmente curioso fue que este gen hace que el segundo par de patas sea ms largo pero hace que el tercer de patas sea ms corto, fenmeno que determina la morfologa caracterstica de los zapateros. Tambin descubrimos que estas funciones opuestas del gen son determinadas por la diferente concentracin de protena Ubx que presenta cada extremidad. En concreto, a concentraciones bajas el caso del segundo par de patas la protena Ubx favorece el crecimiento, pero a concentraciones elevadas el caso del tercer par de patas la protena Ubx inhibe el crecimiento.

    "La forma de las patas de los zapateros est sometida a la seleccin a travs de la accin de depredadores como los peces que acechan bajo el agua"

    Cuando nos planteamos la pregunta de cmo estas diferencias en la concentracin pueden conducir a efectos opuestos en el crecimiento de las extremidades, descubrimos que aquellos genes que estn regulados por la protena Ubx respondan de manera diferente en funcin de su concentracin. Descubrimos, por primera vez, que una protena ancestral del sistema inmunitario (importante para el procesamiento y la presentacin de antgenos en humanos) denomina gilt est controlada por la protena Ubx. A concentraciones bajas de la protena Ubx (segundo par de patas), se activa la expresin de la protena gilt y se favorece la elongacin de las extremidades. En cambio, a concentraciones altas de la protena Ubx (tercer par de patas), se suprime por completo la expresin de la protena gilt, haciendo que las extremidades sean ms cortas.

    Adems de la locomocin en un fluido, descubrimos que la forma de las patas de los zapateros est sometida a la seleccin a travs de la accin de depredadores como los peces que acechan bajo el agua. Este trabajo permite comprender cmo la seleccin (requisito para la locomocin en sustratos fluidos, as como la depredacin) puede modelar la morfologa animal tanto mediante cambios en el programa de desarrollo preexistente como a travs de la aparicin de nuevas interacciones genticas.

    Qu objetivos le quedan por alcanzar de aqu al final del proyecto?

    Hay diferentes proyectos que an estn en marcha. El primero trata de determinar cmo estos animales adquirieron la habilidad para mantener su peso corporal sobre el agua, mientras que la mayora de los animales se ahogan. Las pequeas vellosidades presentes en sus extremidades les permiten capturar aire y, por tanto, crear un colchn entre la pata y la superficie del agua. Nos gustara comprender cmo se determina la forma y la densidad de estas vellosidades durante el desarrollo.

    Otro proyecto relevante aborda la cuestin de cmo surgen novedades evolutivas. Algunas especies estn especializadas en desplazarse rpidamente sobre el agua y han desarrollado a lo largo de la evolucin un propulsor en el segundo par de patas; una especie de abanico. Descubrimos que esta novedad surgi gracias a la aparicin de un nuevo gen por duplicacin. Esto es emocionante, ya que la idea generalizada es que las novedades pueden surgir reutilizando genes preexistentes.

    Por ltimo, otro proyecto aborda la cuestin de la seleccin sexual. Determinadas especies de zapateros exhiben un sorprendente polimorfismo en los machos con respecto a la longitud de las patas; algunos machos tienen patas ms cortas (las hembras tambin), pero otros tienen patas extremadamente largas. Ahora sabemos que la longitud de las extremidades es importante para la competicin macho-macho en aras de adquirir hembras y que los machos con extremidades ms largas tienen una ventaja competitiva. Actualmente estamos intentando comprender cmo est increble plasticidad fenotpica puede evolucionar desde un punto de vista ecolgico y del desarrollo.

    Adems del hecho de integrar dos disciplinas cientficas, qu cree usted que podran ser los principales beneficios de su investigacin?

    La integracin per se no es el objetivo principal. El objetivo es comprender cmo surge la diversidad y qu factores contribuyen a su aparicin. Las respuestas a esta pregunta fundamental han sido muy diversas y muy sesgadas, ya que las reas de estudio (como la biologa del desarrollo, la ecologa, la gentica de poblaciones, etc.) no estn lo suficientemente interrelacionadas entre s. Gracias a su integracin, esperamos proporcionar una mejor comprensin general de la diversidad.
    Fuente: http://www.iagua.es/noticias/cordis/...n-caminar-agua
    "Cuando el mundo est preparado y una nueva vida renazca, gozarn de mis actuales descubrimientos"
    (Capitn Nemo. 20.000 leguas de viaje submarino. Julio Verne)

  2. 4 usuarios te dan las Gracias por el Mensaje:

    embalses al 100% (27-oct-2016),frfmfrfm (27-oct-2016),Galn (29-oct-2016),HUESITO (27-oct-2016)

  3. #2
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    Y yo que pensaba que era por la tensin superficial del lquido.
    En mitad del mar/Murcia
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    El inconformismo es la base del conocimiento cientfico.

  4. #3
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    Cita Iniciado por perdiguera Ver Mensaje
    Y yo que pensaba que era por la tensin superficial del lquido.
    Igual creia yo (y no se si seguir creyendo...)
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  5. #4
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    Esa es la ecuacin que ellos han resuelto tan satisfactoriamente junto con la que no sirvan de comida y sin olvidarnos de la sexual.
    Cada vez encontramos mas repuestas en la gentica.

    Un saludo, Francisco.

  6. #5
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    Cita Iniciado por Jonasino Ver Mensaje
    Igual creia yo (y no se si seguir creyendo...)
    Pues sigue creyendo, que la hoja de la foto tambin flota y no es bicho.
    En mitad del mar/Murcia
    Junto a la arena/Catalua


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  7. #6
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    Todo un cuento, flotan por que yo quiero
    Como insertar fotos en nuestos post
    http://foros.embalses.net/showthread.php?t=453
    Normas del Foro http://foros.embalses.net/showthread.php?t=4867


    Genil, Genil de arenas rumorosas,/ diminuto cometa descendido / al reino donde el lirio se recrea / escoltado de adelfas y espadaas.
    Rejano, Juan. Nuevos motivos del Genil. El ro y la paloma. 1961.

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