La contaminación interfiere en el apareamiento de los insectos y temen la extinción de especies

La comunicación sexual de los insectos depende en gran medida de las feromonas, atrayentes químicos que permiten que los machos y las hembras de una especie se apareen. Esa sustancia química es distintiva de cada especie. Incluso las diferencias más pequeñas hacen que el apareamiento ya no se produzca, ya que machos y hembras solo se encuentran a través del olor inconfundible de sus congéneres.

La mayoría de las feromonas de insectos son moléculas de olor que contienen dobles enlaces carbono-carbono. Estos dobles enlaces se destruyen fácilmente con el ozono. “Ya sabíamos que los contaminantes ambientales como el ozono y el óxido nítrico degradan los aromas florales, lo que hace que los capullos sean menos atractivos para sus polinizadores. Dado que los compuestos con dobles enlaces de carbono son particularmente sensibles a la degradación del ozono, y casi todas las feromonas sexuales de insectos tienen estos dobles enlaces, nos preguntamos si la contaminación del aire también afecta el modo en que las hembras y los machos de insectos se encuentran e identifican entre sí durante el apareamiento”, explicó Markus Knaden, quien dirige el Grupo de Comportamiento Guiado por Olores en el Departamento de Neuroetología Evolutiva del Instituto Max Planck en Jena, Alemania, y autor principal del estudio que se publicó Nature el 14 de marzo último.

Al estudiar los efectos del ozono en el comportamiento de apareamiento de la mosca modelo Drosophila melanogaster, los científicos desarrollaron por primera vez un sistema de exposición al ozono para ellas que podía imitar los niveles de ozono en el aire. Para hacer esto, los investigadores tuvieron que crear una corriente de aire continua con niveles de ozono definidos con precisión, un propósito complicado porque el ozono no es un compuesto químico estable y se descompone fácilmente.

Al mismo tiempo, las moscas suelen transportar cantidades muy pequeñas de feromonas incluso en condiciones normales. “Por lo tanto —afirmó Knaden—, necesitábamos una técnica que nos permitiera medir incluso pequeñas cantidades de feromonas en moscas individuales que habían estado o no expuestas al ozono antes de las mediciones. Para hacer esto, usamos lo que se conoce como unidad de desorción térmica acoplada a un cromatógrafo de gases/espectrómetro de masas, que nos permitió medir pequeñas cantidades de olores emitidos por moscas individuales”.

El ozono cambia el cortejo

En los experimentos, las moscas macho estuvieron expuestas a concentraciones de ozono ligeramente elevadas. Luego, los científicos midieron si aún emitían su feromona. Cuando fueron expuestas a 100 ppb (partes por mil millones, correspondientes a una concentración de 10-9 ) de ozono durante dos horas, los niveles de feromonas medidos disminuyeron significativamente en comparación con un grupo de control que solo había estado expuesto al aire ambiente. Además de los machos de la mosca modelo Drosophila melanogaster, los investigadores también probaron moscas macho de ocho especies relacionadas del género Drosophila. En una sola especie, Drosophila busckii, la liberación de feromonas masculinas específicas no se vio afectada después de la exposición al ozono, pero estos compuestos tampoco contienen dobles enlaces carbono-carbono y, por lo tanto, no reaccionan tan fácilmente con el ozono.

Luego, los investigadores probaron el atractivo de las moscas macho para sus congéneres. Las observaciones que hicieron fueron inquietantes, lo que puede deberse principalmente al papel de las feromonas respectivas. Son emitidas por los machos para aumentar su atractivo para las hembras. Al mismo tiempo, los machos usan el olor para distinguir a las hembras de otros machos: mientras que su feromona atrae a las hembras, repele a otros machos. Durante el apareamiento, éstos transfieren su feromona a las hembras. Ellas, recién apareadas, como huelen a la feromona recibida, ya no son atractivas para otros machos durante las próximas dos horas.

En consecuencia, los niveles elevados de ozono no solo hicieron que las hembras se sintieran menos atraídas por los machos; más bien, los machos ozonizados de repente resultaron interesantes para sus homólogos masculinos. “Sabíamos que los niveles elevados de ozono podrían afectar los sistemas de apareamiento de los insectos por la descomposición de los dobles enlaces de carbono y, por lo tanto, de las feromonas —continuó Knaden—. Sin embargo, nos sorprendió que incluso concentraciones de ozono ligeramente elevadas tuvieran efectos tan fuertes en las moscas”.

Según Nanji Jiang, especialista del Departamento de Neuroetología Evolutiva del Instituto Max Planck de Ecología Química, también autor del documento, agregó: “Inicialmente queríamos centrarnos en las interacciones entre machos y hembras. Podríamos explicar que los machos comenzaron a cortejarse después de una breve exposición al ozono, porque obviamente no podían distinguir a los machos ozonizados de las hembras. Sin embargo, no habíamos pensado en esto antes. Por lo tanto, nos desconcertó bastante el comportamiento de los machos expuestos al ozono, que se alinearon en largas cadenas de cortejo”.

Por qué pueden desaparecer

El equipo de investigación también observó los efectos de los altos niveles de ozono en el aire sobre el comportamiento de apareamiento de otras especies de Drosophila. Incluso los machos de la especie Drosophila busckii tuvieron menos éxito en el apareamiento después de la exposición al ozono, aunque éste no altera las feromonas que emiten los machos de esta especie. Sin embargo, otros compuestos químicos sensibles al ozono no identificados hasta ahora también pueden desempeñar un papel adicional en su comportamiento de apareamiento.

En ocho de las otras nueve especies estudiadas, el equipo de investigación observó un comportamiento de cortejo inusual de los machos hacia otros machos expuestos al ozono. Curiosamente, una especie, Drosophila suzukii, que se sabe que carece de feromonas pero que se basa en señales visuales, no se vio afectado en absoluto por el aumento de los niveles de ozono.

Se cree que el ozono interfiere con la comunicación sexual en muchas especies de insectos. “Los insectos y sus feromonas han evolucionado a lo largo de millones de años”, indicó Bill Hansson, jefe del Departamento de Neuroetología Evolutiva y cofundador de la Ecología química de insectos de próxima generación del Centro Max Planck, que se dedica a estudiar los efectos de los cambios climáticos y la contaminación atmosférica sobre los insectos y su comunicación química y también autor del documento.

“Por el contrario, la concentración de contaminantes del aire solo ha aumentado drásticamente desde la industrialización. Es poco probable que los sistemas de comunicación de los insectos, que han evolucionado a lo largo del tiempo, sean capaces de adaptarse a las nuevas condiciones en un corto tiempo si las feromonas, de repente, ya no están allí. La única solución a este dilema es reducir de inmediato los contaminantes en la atmósfera”, destacó Planck.

El mismo equipo de científicos quiere estudiar los efectos del ozono en una gama más amplia de insectos, incluidas las polillas que suelen seguir los indicios de feromonas a largas distancias. “Nos gustaría saber si los altos niveles de ozono conducen a mayores tasas de hibridación cuando las especies de moscas estrechamente relacionadas comparten su hábitat”, indicó Hansson.

“Finalmente, la comunicación química en los insectos no se limita al comportamiento de apareamiento. Todos los insectos sociales como las abejas, las hormigas y las avispas, usan señales químicas para identificar a los miembros de su colonia. También estudiamos si la estructura social dentro de las colonias de hormigas se ve afectada cuando las hormigas regresan de sus viajes de búsqueda de alimento durante los cuales quedaron expuestas a mayores niveles de contaminantes”.

Los altos niveles de ozono no solo son dañinos para la salud humana. El presente estudio proporciona una explicación adicional de por qué las poblaciones de insectos están disminuyendo drásticamente en todo el mundo, además de que suceda por la aplicación de insecticidas y la eliminación de hábitats. Si la comunicación química se ve interrumpida por contaminantes en el aire, no pueden reproducirse a un ritmo suficiente. Esto también puede afectar a muchos polinizadores, como las abejas y las mariposas. “El hecho de que el 80% de nuestros cultivos necesiten ser polinizados por insectos deja claro qué escala puede tomar este problema en el futuro, si no conseguimos reducir drásticamente la contaminación del aire”, concluye Hansson.

De esta investigación también participaron Hetan Chang, Jerrit Weißflog, Franziska Eberl, Daniel Veit y Kerstin Weniger.

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