Estudian un escarabajo en 3D para combatir sus plagas

UGR/DICYT Científicos de la Universidad de Granada (UGR), pertenecientes al departamento de Zoología, han aportado nuevos datos sobre Hypothenemushampei, un diminuto escarabajo de poco más de un milímetro de tamaño al que se conoce como ‘la broca del café’, porque ataca a las cerezas del café excavando en ellas túneles con cámaras en las que ponen los huevos.

Este insecto es el responsable de las mayores plagas que existen en el café, y hasta la fecha su vida oculta dentro de las cerezas de café era poco conocida. La Unidad de Microtomografía del departamento de Zoología de la Universidad de Granada, que lidera el catedrático Javier Alba-Tercedor, ha desvelado aspectos secretos, y hasta ahora desconocidos, sobre las estrategias de construcción de túneles, y la forma de explotar el fruto. Asimismo se han podido estudiarcon todo detalle las estructuras y órganos de este pequeño insecto.

Tras sufrir una metamorfosis, las larvas de este escarabajo se transforman en pupas que dan lugar a adultos de ambos sexos. Los machos copulan con sus hermanas, que ya fecundadas son las que salen del fruto y propagan la plaga. Para evitar la toxicidad del café, curiosamente, estos pequeños insectos presentan unas bacterias simbiontes en su tubo digestivo que degradan la cafeína.

Gracias a la difusión de los espectaculares logros conseguidos con la microtomografía, el Dr. Fernando Vega, conocido científico del Departamento de Agricultura en Maryland (Estados Unidos) que lleva muchos años trabajando con esta plaga, contactó con la Universidad de Granada pidiendo colaboración.Así, como parte de la tesis doctoral del Ignacio Alba-Alejandre, los investigadores de la UGR han obtenido nuevos y reveladores datos sobre Hypothenemushampei.

Las hembras construyen generalmente un único túnel de entrada. La microtomografia ha desvelado que el túnel de entrada no tiene una trayectoria rectilínea, sino que es en zigzag, y además la hembra fundadora se coloca taponando la entrada con la parte posterior del cuerpo. Con ello se dificulta la rápida entrada de posibles enemigos.

El mismo patrón defensivo que en las puertas de la Alhambra

“Curiosamente, esta estrategia se ha usado a lo largo de la historia para proteger fortalezas y castillos. Por ejemplo, las puertas de entrada de la Alhambra de Granada siguen este mismo patrón”, señala Alba-Tercedor. Además, las larvas no agotan el fruto comiendo y horadando nuevos túneles al azar, sino que siguen un organizado patrón agotando primero un lado del grano de café, y siempre empezando por la parte más externa, y posteriormente el otro grano del fruto.Y si es difícil imaginar como un animal tan pequeño ha desarrollado a lo largo de la evolución un comportamiento y maestría constructiva tan compleja, todavía más asombro produce contemplar la compleja anatomía interna con los diferentes órganos. “Llaman la atención diferencias sexuales, como las que existen en la configuración del digestivo según el sexo: el macho, que es más pequeño, presenta mayor número circunvoluciones en su tubo digestivo para que, manteniendo la longitud de absorción de tubos, el tubo digestivopueda caber en su pequeño cuerpo, menor aun que el de la hembra”, destaca el catedrático de la UGR.

Además, como la vida de los machos es menos azarosa (ya que no salen del fruto de la cereza de café en la que nacieron), tiene reducidas las alas (y por tanto carecen de los músculos necesarios) y sus cerebros son más pequeños y diferentemente conformados en relación con las hembras.

Los insectos tienen un sistema respiratorio, llamado sistema traqueal, compuesto por una compleja red de tubos que, partiendo de unos pequeños orificios externos, se van ramificando en tubos cada vez más pequeños, hasta alcanzar diámetros de apenas la milésima del milímetro, para poder llevar oxígeno a cada célula. Dado su pequeño tamaño, es difícil poder poner en evidencia esta complicada red de tubos mediante la técnicas microtomográficas.

A pesar de ello, el equipo de investigación de la Universidad de Granada ha sido capaz de poner a punto una técnica que necesita escanear los insectos inmediatamente después de inmovilizarlos (sacrificándolos o anestesiándolos) para después reconstruirdigitalmente el espacio lleno de aire dentro de los tubos traqueales.

La anatomía de un insecto

Gracias a esto, los científicos han podido reconstruir por primera vez el sistema traqueal de estos insectos y describir y nombrar muchas de las ramas que para el profano se asemeja a un sistema circulatorio. La longitud total de tubos es de 73 veces la longitud del animal, lo que significa que, si se tratara de un ser humano de 1,73 m de altura, tendría 123 m. de tubos. El aparato circulatorio de los insectos apenas esta reducido a un corazón que bombea hemolinfa (sangre) y del que salen una aorta anterior y otra posterior (que también se ha estudiado).

“Lo novedoso del estudio estriba en ser la primera vez en que con microtomografia se reconstruye toda la anatomía de un insecto, siendo el más pequeño estudiado con esta técnica, por lo que este logro constituyede por sí un gran avance científico”, destaca el investigador de la UGR. Pero además, las imágenes, vídeos y modelos 3Dobtenidos por los científicos, que pueden visualizarse en cualquier dispositivo móvil (smartphones/ tablets), representan una gran ayuda en la enseñanza de la entomología y de interés para el público en general.

Estos hallazgos han sido publicados en los últimos meses en diferentes trabajos en la prestigiosa revista Scientific Reports de Nature.

Esta colaboración de los investigadores de la UGR no es la primera que consiguen gracias a la divulgación científica de sus trabajos. Así, sus artículos sobre las abejas de la miel inspiraronen 2019 a crear obras de arte a una robot humanoide, de nombre Ai-Da desarrollada en Oxford, y el profesor Alba-Tercedor también participó en el escaneo de los escarabajos que aparecen en el film ‘BladeRunner 2049’, que en 2017 ganó el Oscar a los mejores efectos visuales.

Referencias bibliográficas

Alba-Alejandre, I., Alba-Tercedor, J., & Vega, F. E. (2019). Anatomical study of the coffee berry borer (Hypothenemus hampei) using micro-computed tomography. Scientific Reports, 9(17150), 1–16.https://www.nature.com/articles/s41598-019-53537-z / https://www.nature.com/articles/s41598-019-56813-0   Alba-Tercedor, J., Alba-Alejandre, I., & Vega, F. E. (2019). Revealing the respiratory system of the coffee berry borer (Hypothenemus hampei; Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae) using micro-computed tomography. Scientific Reports, 9(17753), 1–17. https://www.nature.com/articles/s41598-019-54157-3