Un estudio de la Florida Atlantic University muestra cómo las orugas de la mariposa monarca pasan de alimentarse pacíficamente a combatientes agresivos en su búsqueda de algodoncillo.
Inspirado por su propio jardín de mariposas en casa, un neurocientífico de la Florida Atlantic University pudo ver cómo se comportan las orugas de la mariposa monarca (Danaus plexippus) cuando la comida es escasa. Los resultados parecen una combinación de boxeo y autos «chocadores».
Con menos acceso a su comida favorita, el algodoncillo, pasan de ser dóciles a dominantes, dando cabezazos agresivos, arremetiendo y derribando a otras orugas para asegurar su propia supervivencia. Y son más agresivos justo antes de las etapas finales de su metamorfosis. Se ha demostrado que la falta de nutrición durante las etapas larvarias retrasa el desarrollo larvario y reduce el tamaño corporal, el rendimiento reproductivo y la esperanza de vida de los adultos.
«La agresión es común en los insectos, incluidas las moscas de la fruta, donde se ha demostrado que los receptores de feromonas simples o genes únicos desencadenan su agresión», dijo Alex Keene, Ph.D., autor principal y profesor de ciencias biológicas, Charles E. Facultad de Ciencias Schmidt. “Decidí investigar las orugas monarca porque estaba intrigado por su comportamiento combativo, que observé de primera mano en mi propio jardín. Son grandes y fácilmente reconocibles en comparación con muchos otros insectos. Estos son animales carismáticos que todo el mundo ama, y cada vez se aprecia más su potencial para decirnos cómo el cerebro controla el comportamiento «.
Cuando la comida es escasa, las orugas de la mariposa monarca pasan de dóciles a dominantes. Crédito: Florida Atlantic University
Para el estudio, publicado en la revista iScience, los investigadores se enfrentaron a una serie de desafíos para mantener una población de monarcas mientras intentaban modelar la limitación de recursos. Para enfrentar estos desafíos, Keene y su equipo construyeron un jardín de algodoncillo abierto detrás de su laboratorio con sede en Boca Raton y dejaron que la naturaleza hiciera el trabajo de recolectar orugas. De vuelta en el laboratorio, los investigadores colocaron a las orugas en grupos con diferentes cantidades de algodoncillo. Los resultados fueron claros: cuanto menos comida, más probabilidades había de que las orugas trataran de darse cabezazos entre sí para saciarse.
El proceso para llegar a ese resultado también fue un desafío. Los investigadores tuvieron dificultades para criar las mariposas monarca en el laboratorio y descubrieron que casi todos los viveros venden su algodoncillo con pesticidas. Por eso terminaron cultivando su propio algodoncillo.
Para examinar si las orugas muestran un comportamiento agresivo, Keene y sus colaboradores cuantificaron la presencia de embestidas agresivas en una serie de condiciones, así como el efecto de los ataques en los conespecíficos objetivo. Las orugas monarca se alimentan predominantemente de algodoncillo y, a menudo, despojan de hojas a plantas enteras durante un período de dos semanas. En muchos lugares, el algodoncillo solo está disponible durante una parte del año, lo que limita significativamente el desarrollo de la monarca. Las mariposas también afectan las plantas de algodoncillo que consumen: en su fase más grande y más hambrienta, una sola oruga puede devorar una hoja entera de algodoncillo en menos de cinco minutos.
Cuanto menos comida, más probable era que las orugas trataran de darse cabezazos entre sí para saciarse, arremetiendo y tirando a un lado a otras orugas para asegurar su propia supervivencia. Y son más agresivos justo antes de las etapas finales de su metamorfosis. Crédito: Florida Atlantic University
“Si comparas una oruga monarca con una mosca de la fruta donde hay muchas larvas en una pieza de fruta podrida, encontrarás que se alimentan socialmente con poca evidencia de territorialidad”, dijo Keene. «Pero cada una de estas orugas en algún momento de su ciclo de desarrollo encontrará una limitación de recursos porque pueden quitar las hojas de un algodoncillo entero».
Mientras observaban a las orugas, los investigadores notaron que los tentáculos de la monarca, grandes apéndices mecanosensoriales, no se utilizaban cuando estaban combatiendo. Este hallazgo sugiere que modalidades sensoriales alternativas, como las señales feromonales, olfativas o táctiles que son independientes de los tentáculos inician la agresión. Los investigadores creen que la agresión inducida por la disponibilidad limitada de alimentos en las orugas monarca probablemente esté presente en muchas especies diferentes en todo el reino animal.
“Si bien nuestra investigación mostró que las orugas responden agresivamente a la comida limitada, aún esperamos aprender más sobre qué impulsa esta respuesta en sus cerebros, lo cual es importante para aprender más sobre cómo funcionan estas respuestas fuera del laboratorio”, dijo Keene. “Uno de los problemas fundamentales con un trabajo como este es que estamos probando animales en un entorno muy derivado. Y eso no es para lo que evolucionaron los cerebros. Entonces, ahora que tenemos este modelo de invertebrado en un entorno relativamente controlado, pero con un comportamiento ecológicamente relevante, eso se vuelve importante en términos de observar el mecanismo y la función de este comportamiento en organismos más complejos «.
Más allá del estudio de la agresión en las orugas, las mariposas monarcas presentan un modelo emergente para estudiar los mecanismos moleculares subyacentes al comportamiento y sientan las bases para futuras investigaciones sobre la neuroetología de la agresión en este sistema.
Referencia: 19 de noviembre de 2020, iScience.
DOI: 10.1016 / j.isci.2020.101791
Los coautores del estudio son Joseph Collie, Odelvys Granela y Elizabeth B. Brown, Ph.D., todos dentro del Departamento de Ciencias Biológicas y el programa de neurogenética de la FAU.
La investigación fue apoyada por la National Science Foundation.