Este post es el primero de una breve serie de blogs llamada “Conoce tu insecto”. Las imágenes y descripciones están escritas por estudiantes de postgrado de Entomología inscritos en un seminario del mismo nombre.
Por: Flor Edith Acevedo
Las mandíbulas o quijadas de los insectos son estructuras fuertemente esclerotizadas que cumplen diversas funciones, entre ellas la alimentación y la defensa. En las hormigas, las mandíbulas también se utilizan como herramientas para realizar actividades como cortar hojas, cavar, transportar y cuidar la cría. Otro aspecto interesante de las mandíbulas de los insectos es que pueden desempeñar un papel importante en el éxito del apareamiento, los machos del escarabajo ciervo (Coleoptera: Lucanidae) tienen mandíbulas grandes que parecen atraer a más hembras (Gotoh et al. 2011).
Las mandíbulas de los insectos están compuestas principalmente de quitina y proteínas; las cadenas adyacentes de quitina están reticuladas por enlaces de hidrógeno para formar microfibrillas de quitina. Las propiedades físicas de las mandíbulas de los insectos se ven afectadas por el grosor de la cutícula, la disposición de las fibras de quitina, el contenido de proteínas y la deposición de metales (Klowden 2008).
Algunos insectos aumentan la dureza de sus mandíbulas incorporando metales como zinc, manganeso, cobre y calcio. Los metales se encuentran principalmente en los bordes cortantes de las mandíbulas para aumentar la dureza y reducir el desgaste abrasivo (Cribb et al. 2008; Schofield et al. 2002).
No todos los insectos acumulan los mismos minerales en sus mandíbulas. La composición mineral parece estar asociada al grupo taxonómico al que pertenece un determinado insecto. Por ejemplo, la acumulación de Zn está muy extendida en las larvas de lepidópteros. También está presente en termitas, hormigas, saltamontes y algunos escarabajos. El calcio, por otro lado, se encuentra principalmente en los dípteros (Cribb et al. 2008; Schofield et al. 2002; Hillerton et al. 1984; Cribb et al. 2005).
El contenido de Zn está altamente correlacionado con la dureza mandibular en termitas, hormigas y el gusano marino Nereis virens (Cribb et al. 2008; Schofield et al. 2002; Broomell et al. 2006). Sin embargo, la mineralización no es la única forma de aumentar la dureza de las mandíbulas. Algunos escarabajos tienen mandíbulas más duras que el acero inoxidable, pero carecen de minerales. Una mejor comprensión de la estructura física y química de la cutícula de los insectos sería de gran interés en la investigación de materiales (Cribb et al. 2010).
Otro aspecto importante de la biomecánica de la alimentación de los insectos es la musculatura mandibular. Juntas, las mandíbulas y los músculos afectan a la fuerza, la velocidad y la precisión del movimiento de la mandíbula (Clissold 2007).
Mi investigación se centra en el estudio de los mecanismos de adaptación utilizados por los insectos herbívoros para alimentarse de determinadas plantas. Durante la alimentación, los herbívoros necesitan alterar las paredes celulares de las plantas para acceder a los nutrientes. Esta alteración suele ser primero física y luego química; por tanto, la estructura de las hojas puede inhibir la adquisición inicial de nutrientes. Por ejemplo, las plantas con un alto contenido de lignina serán más difíciles de alterar. La acumulación de celulosa, lignina, silicio y tricomas son barreras para el daño mecánico y sirven como defensas mecánicas de la planta al reducir la digestibilidad y causar el desgaste de las mandíbulas de los insectos.
Para que los insectos puedan alimentarse y desarrollarse en plantas con hojas duras, necesitan adaptar su fisiología, morfología y desarrollo. Las larvas de lepidópteros (orugas) son capaces de aumentar el tamaño de su cápsula cefálica cuando se alimentan de tejidos vegetales duros (Bernays 1991). Las cápsulas cefálicas más grandes pueden albergar músculos mandibulares más grandes; de este modo, se incrementa la fuerza requerida para alimentarse de hojas duras.
