Los cuerpos de las hormigas y otros insectos están cubiertos con una fina capa similar a la cera que los protege de la desecación y les permite intercambiar información, en insectos sociales, por ejemplo, para diferenciar entre enemigos y compañeros de nido. Su doble función hace que esta capa no solo sea esencial para sobrevivir, sino también única en la medida en que puede servir como una característica inequívoca para la identificación de una especie de insecto, similar a una huella dactilar. La capa permite diferenciar incluso entre especies estrechamente relacionadas. Esto se debe a su composición de hidrocarburos cuticulares que forman un perfil químico específico. Biólogos de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) en Alemania establecieron recientemente que las hormigas pueden adaptar su perfil de hidrocarburos rápidamente durante el curso de la evolución y adaptarse rápidamente a las presiones de selección externas.
Los hidrocarburos cuticulares (CHC) de un solo insecto pueden consistir en más de 100 sustancias diferentes y difieren mucho entre las especies de insectos. Se encuentran en la cutícula de prácticamente todos los insectos y previenen la pérdida de agua, lo que les permite sobrevivir en ambientes áridos. Los CHC también son el principal canal de comunicación para los insectos sociales, ya que brindan información sobre el origen de la colonia de su portador, sobre su casta y tareas dentro de la colonia y, en el caso de las reinas, sobre su estado de reproducción. Por lo tanto, son insustituibles para garantizar el funcionamiento de una colonia de insectos. Muchos insectos solitarios también las utilizan como feromonas sexuales.
«Todavía encontramos muy desconcertante la evolución de rasgos tan complejos con múltiples funciones», explicó el biólogo evolutivo Dr. Florian Menzel. Está especialmente interesado en saber si los perfiles de CHC se mantienen relativamente estables durante el curso de la evolución, similares a los rasgos morfológicos como el tamaño o la forma del cuerpo, o si pueden cambiar más rápido y con mayor flexibilidad que otros rasgos durante la evolución.
Especies de hormigas relacionadas con diferentes perfiles de CHC
Menzel y sus socios de cooperación de la Institución Smithsonian en Washington, DC y la Universidad de Würzburg, Alemania, realizaron una investigación sobre hormigas del género Crematogaster, uno de los géneros de hormigas más ricos en especies con alrededor de 1,000 especies en todo el mundo. Estas hormigas acróbatas pueden levantar el abdomen por encima de la cabeza para liberar veneno o sustancias repelentes en el medio ambiente y el aire circundante. Los investigadores seleccionaron 43 especies de hormigas del Crematogaster género de los cinco continentes y los examinó en cuanto a su relación y sus perfiles químicos. «Queríamos saber si las especies que son adyacentes entre sí en el árbol filogenético tienen perfiles de hidrocarburos similares», dijo Menzel.
De hecho, el biólogo evolutivo no encontró tal correspondencia. Por lo tanto, las especies relacionadas pueden tener perfiles de CHC significativamente diferentes. Estos perfiles pueden cambiar más rápido que las características morfológicas o los patrones de comportamiento durante el curso de la evolución. «Obviamente, las hormigas tienen un gran arsenal genético a su disposición, que pueden adaptar con gran rapidez para cambiar su perfil de CHC», explicó Menzel. Sospecha que esto permite a las hormigas adaptar sus señales químicas durante períodos evolutivos cortos si es necesario, por ejemplo, debido a cambios en las condiciones ambientales.
La precipitación influye en la huella química
En otro estudio cooperativo que incluye 38 Camponoto especies y 42 Crematogaster especies de diferentes zonas climáticas que van desde templadas a tropicales, los biólogos alemanes y estadounidenses demostraron que el clima también ejerce presiones de selección sobre la huella química. Su estudio reveló una clara correlación entre la composición de CHC y la precipitación: las especies de hormigas de regiones húmedas, como las selvas tropicales montanas de Malasia o Uganda, tienen más alquenos y menos dimetilalcanos en su perfil de CHC que las hormigas de regiones áridas como el Mediterráneo. «Creemos que esto se debe a las diferentes capacidades de cada compuesto para proteger contra la desecación», explicó Menzel. Sorprendentemente, la temperatura del hábitat no influye en la composición de CHC. Sin embargo, otro resultado muestra que las llamadas hormigas parabióticas, que viven simbióticamente en un nido junto con otra especie de hormiga, tienen perfiles de CHC aún diferentes. Se diferencian significativamente de las hormigas que no viven en tal simbiosis, lo que sugiere que sus perfiles CHC particulares representan una adaptación para reducir la agresión entre las dos especies que cohabitan.
Los biólogos evolutivos con sede en Mainz colaborarán aún más con colegas de Senckenberg Gesellschaft en Frankfurt, Alemania, y la Universidad de Würzburg para descubrir cómo las hormigas pueden adaptar sus perfiles de CHC tan rápidamente. Su investigación se centrará en las especies parabióticas levior crematogaster y Camponotus femoratus, que conviven en los llamados hormigueros de la selva tropical de América del Sur y muestran una enorme diversidad química. Las dos especies que viven una al lado de la otra en estos inusuales nidos conjuntos se alimentan juntas y, a veces, incluso se alimentan entre sí. Su relación simbiótica, la simbiosis con las especies de plantas de los jardines de hormigas y las razones de la variedad de sus perfiles de CHC aún no se han estudiado.
