Diapausa para niños
La diapausa es un estado especial en el que algunos seres vivos, como los insectos, detienen su desarrollo y reducen su actividad. Es como una pausa programada que les ayuda a sobrevivir cuando el ambiente no es favorable. Por ejemplo, la usan para pasar épocas de mucho frío, sequía o cuando no hay suficiente comida.
Este estado es muy común en los artrópodos, especialmente en los insectos. Durante la diapausa, el crecimiento se detiene, son más resistentes a condiciones extremas y sus actividades normales disminuyen. La diapausa está programada en los genes del animal y suele activarse por señales del ambiente antes de que las condiciones se pongan difíciles. Una vez que empieza, el metabolismo (las funciones del cuerpo) se ralentiza, incluso si el clima mejora por un corto tiempo.
Una diferencia importante de la diapausa con otros tipos de "dormir" (como la hibernación) es que no solo necesita una señal para empezar, sino también una señal específica para terminar.
Algo parecido ocurre con las semillas de las plantas, que también entran en un estado de reposo. En algunos animales con columna vertebral, como ciertos peces o mamíferos, existe un fenómeno llamado a veces "diapausa embrionaria", donde el desarrollo del embrión se detiene temporalmente. Aunque no es exactamente igual a la diapausa de los insectos, en ambos casos hay una interrupción de la actividad.
La actividad durante la diapausa puede variar mucho. Algunos insectos están completamente quietos, como cuando son una pupa o un huevo. Otros, como la mariposa monarca (Danaus plexippus), pueden seguir muy activos y hasta hacer grandes viajes. Si el insecto permanece activo, come menos y su desarrollo para reproducirse se detiene o disminuye mucho.
Fases de la diapausa en insectos
En los insectos, la diapausa es un proceso que tiene varias etapas. Aunque cada tipo de insecto puede tener sus propias particularidades, podemos describir cada fase según lo que ocurre en su cuerpo y cómo responde a las señales del ambiente.
¿Cómo se activa la diapausa?
La fase de inducción es cuando la diapausa se activa. Esto ocurre en un momento específico del ciclo de vida del insecto, mucho antes de que lleguen las condiciones difíciles. Durante esta fase, los insectos detectan señales del ambiente, como los cambios en la duración del día y la noche (fotoperíodo), las variaciones de temperatura (termoperíodo) o ciertas sustancias químicas de las plantas que comen. Estas señales no son peligrosas en sí mismas, pero avisan al insecto de que se acercan tiempos difíciles.
¿Cómo se preparan los insectos para la diapausa?
La fase de preparación suele seguir a la inducción. En esta etapa, los insectos acumulan y guardan nutrientes importantes como lípidos (grasas), proteínas y carbohidratos (azúcares). Estas reservas les servirán para mantenerse durante la diapausa y para tener energía cuando vuelvan a desarrollarse. También pueden cambiar la composición de su piel externa para que sea más resistente y no pierdan agua. Por ejemplo, la pupa de una mosca llamada Sarcophaga crassipalpis hace que su cubierta sea más impermeable.
¿Cuándo empieza la diapausa?
La fase de iniciación comienza cuando el desarrollo del insecto se detiene. A veces, este cambio es muy evidente, como cuando el insecto cambia de piel (muda) o cambia de color para entrar en el estado de diapausa. También pueden ocurrir cambios químicos en su cuerpo para resistir el frío. Por ejemplo, los adultos de un insecto llamado Pyrrhocoris apterus producen sustancias que bajan el punto de congelación de sus líquidos corporales, evitando que se congelen. Además, pueden cambiar su comportamiento: empezar a juntarse en grupos, migrar o buscar lugares seguros para pasar el invierno.
¿Qué ocurre durante la diapausa?
Durante el mantenimiento, el metabolismo del insecto es muy bajo y su desarrollo está detenido. En esta etapa, son muy sensibles a ciertas señales, como la duración del día y la temperatura, que les ayudan a no terminar la diapausa demasiado pronto. Sin embargo, su sensibilidad a las señales que la terminarían disminuye al principio y luego aumenta poco a poco con el tiempo.
¿Cómo termina la diapausa?
En algunos insectos, la diapausa termina por sí sola, sin necesidad de una señal externa. Pero en la mayoría, se necesita una señal específica para que termine. Esta señal puede ser el frío, la congelación o el contacto con el agua, dependiendo de las condiciones de las que el insecto quería escapar. Estas señales son importantes para evitar que la diapausa termine demasiado pronto, por ejemplo, si hay un día cálido en otoño. Si terminara antes de tiempo, el insecto podría salir en pleno invierno, cuando las condiciones aún son muy malas. Con el paso del tiempo, el estado de diapausa se va haciendo menos "profundo" hasta que el insecto puede retomar su desarrollo si las condiciones son buenas.
¿Qué pasa después de la diapausa?
A menudo, la diapausa termina antes de que las condiciones desfavorables desaparezcan por completo. Después de la diapausa, el insecto entra en un estado de reposo llamado quiescencia. Desde este estado, puede activarse y retomar su desarrollo rápidamente en cuanto las condiciones mejoren. Esto le permite resistir el mal tiempo y estar listo para aprovechar las buenas condiciones tan pronto como aparezcan.
Regulación de la diapausa
La diapausa en los insectos está controlada por varios factores. Las señales del ambiente interactúan con la información genética del insecto a través de su sistema nervioso y hormonal, lo que finalmente afecta sus procesos internos.
Factores ambientales que influyen en la diapausa
Los factores ambientales que regulan la diapausa suelen seguir patrones de las estaciones. En lugares con estaciones marcadas, la duración del día (fotoperíodo) es una de las señales más importantes. Dependiendo de la estación en que ocurre la diapausa, la señal puede ser que los días sean cortos o largos. Los insectos pueden detectar tanto la duración del día como los cambios en esa duración. La temperatura también puede influir, ya sea para activar la diapausa o, más a menudo, para cambiar cómo el insecto responde a la duración del día. La cantidad y calidad de la comida también pueden regular la diapausa. Por ejemplo, en la langosta del desierto (Schistocerca gregaria), una hormona de las plantas estimula su desarrollo. Durante la estación seca, las plantas producen poca hormona, y las langostas no maduran.
El papel de las hormonas en la diapausa
El sistema hormonal de los insectos, que incluye células en el cerebro y otras glándulas, es clave en la regulación de la diapausa. Varias hormonas importantes participan en este proceso.
Diapausa en climas tropicales
En las regiones tropicales, la diapausa ocurre más por factores relacionados con otros seres vivos que con el clima. Por ejemplo, puede haber más comida (como animales muertos) durante la estación seca, o más lugares para poner huevos (como árboles caídos) durante la estación lluviosa. La diapausa también puede ayudar a coordinar la época de apareamiento o a reducir la competencia por los recursos. En los trópicos, estos factores son a menudo más importantes que evitar el mal tiempo para decidir cuándo ocurre la diapausa.
La diapausa en los trópicos presenta desafíos diferentes a los de los insectos de zonas templadas que pasan el invierno. El riesgo de deshidratación es mayor en un clima cálido. Además, los depredadores, parásitos, hongos y bacterias son más activos cuando no hace frío, lo que hace que los insectos en diapausa sean más vulnerables. En los insectos tropicales, es común que formen grupos o colonias, especialmente en órdenes como los Coleoptera (escarabajos), Lepidoptera (mariposas y polillas) y Hemiptera (chinches). Agruparse puede ayudar a reducir los ataques de depredadores, especialmente si son especies que tienen defensas. También puede ayudar a reducir la deshidratación, como en el escarabajo Stenotarsus rotundus, que forma grupos de hasta 70.000 individuos, apilados en capas. Esto aumenta la humedad alrededor de ellos y reduce la pérdida de agua.
Investigaciones genéticas sobre la diapausa
Un estudio de 2020 investigó cómo las diferencias en el momento de la actividad estacional están relacionadas con la velocidad de desarrollo durante la diapausa en Rhagoletis pomonella, una mosca que se alimenta de frutos de plantas que solo están disponibles en ciertas estaciones.
Los estudios de los transcriptomas (el conjunto de genes activos) del sistema nervioso de estas moscas durante la diapausa mostraron cambios constantes en los genes relacionados con el desarrollo, aunque no hubiera cambios físicos importantes. Además, los análisis genéticos sugirieron que muchas pequeñas diferencias en los genes, relacionadas con el desarrollo, influyen en el tiempo que dura la diapausa. Estos genes son similares a los que controlan la velocidad de desarrollo en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster. Los datos también indicaron que un cambio reciente en la evolución de esta mosca, de una planta hospedadora tardía a una temprana, hizo que las poblaciones de moscas tempranas se desarrollaran más rápido durante la diapausa. Esto sugiere que las variaciones genéticas en la velocidad de desarrollo durante la diapausa contribuyen a cómo los insectos se adaptan a las estaciones.
Véase también
En inglés: Diapause Facts for Kids
- Criptobiosis
