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Metamorfosis

La metamorfosis es un proceso mediante el cual los animales experimentan cambios físicos rápidos y extremos algún tiempo después del nacimiento. El resultado de la metamorfosis puede ser cambio en el organismo, todo el plan del cuerpo, tal como un cambio en el número de piernas del animal, sus medios de comer, o sus medios de respiración.

En las especies que utilizan la metamorfosis, la metamorfosis también suele ser necesaria para la madurez sexual. Los miembros premetamórficos de estas especies generalmente no pueden aparearse o reproducirse.

Los ejemplos comúnmente conocidos de metamorfosis incluyen el proceso que sufren la mayoría de los insectos y la transformación de renacuajos en ranas. El siguiente diagrama muestra las etapas de este cambio, donde los pequeños renacuajos parecidos a peces se transforman en lo que parece un animal completamente diferente:

metamorfosis de rana

Los animales que quizás no sepa se someten a metamorfosis incluyen peces, moluscos y muchos otros tipos de criaturas marinas que están relacionadas con insectos, moluscos o peces. Las langostas, por ejemplo, que están estrechamente relacionadas con los insectos, sufren una metamorfosis como parte de su ciclo de vida.

La metamorfosis es un proceso notable. La velocidad y el alcance del crecimiento y la diferenciación celular son asombrosos. En la mayoría de las especies, un crecimiento tan rápido y cambios tan radicales en el tipo de célula solo ocurren durante el desarrollo embrionario. De hecho, algunos científicos creen que el proceso de metamorfosis implica una especie de reactivación de genes que permiten que las células animales cambien de un tipo celular a otro.

Los cambios que conducen a la metamorfosis son provocados por hormonas, que el cuerpo del animal libera como las condiciones adecuadas para el enfoque de la metamorfosis. En algunos animales sigue una cascada de hormonas, con la hormona desencadenante que provoca la liberación de varias otras hormonas que actúan en diferentes partes del cuerpo del animal.

Las hormonas provocan cambios drásticos en el funcionamiento de las células e incluso cambios de comportamiento, como que la oruga haga girar su capullo.

Los efectos de las hormonas sobre la metamorfosis pueden estudiarse administrando artificialmente estas hormonas a animales premetamórficos. Los renacuajos, por ejemplo, pueden comenzar a perder la cola y las extremidades en crecimiento temprano mediante la adición de hormonas tiroideas a su suministro de agua. Desafortunadamente, esto tiene un efecto perjudicial sobre la salud del animal.

Función de la metamorfosis

Los científicos siguen sin saber por qué evolucionó la metamorfosis. Para los animales de hoy, su propósito es obvio: si no ocurriera la metamorfosis, los renacuajos no podrían convertirse en ranas y las larvas no podrían convertirse en adultos adultos capaces de reproducirse. Sin miembros reproductivamente maduros, estas especies morirían rápidamente.

Pero, ¿por qué estas especies evolucionarían para necesitar este paso adicional en primer lugar? ¿Por qué no incubar mariposas o ranas adultas de los huevos?

Al menos algunas especies en metamorfosis no comenzaron de esa manera: los primeros insectos básicamente eclosionaron como adultos adultos. Pero hace unos cientos de millones de años, algunas especies tropezaron con el truco de la metamorfosis. Al parecer, tuvo un gran éxito; se cree que casi dos tercios de las especies vivas hoy utilizan la metamorfosis para lograr grandes cambios entre sus formas adulta y juvenil.

El beneficio de la metamorfosis puede residir en su capacidad para reducir la competencia. Los animales premetamórficos suelen consumir recursos completamente diferentes de sus formas adultas. Los renacuajos viven en el agua y se alimentan de algas y plantas. Las ranas viven en la tierra, respiran aire y comen insectos. Las orugas comen hojas; las mariposas viven del néctar. Etc ..

Esto evita efectivamente que los miembros más viejos de la especie compitan con los miembros más jóvenes. Esto puede llevar a que más miembros de la especie alcancen la madurez sexual con éxito, sin el riesgo de ser superados por miembros mayores de su especie.

Tipos de metamorfosis

Metamorfosis completa

En completa metamorfosis, una larva cambia por completo su plan corporal para convertirse en adulta. El ejemplo más famoso es el de la mariposa, que comienza como una oruga parecida a un gusano que come hojas y se transforma en una criatura voladora que bebe néctar con un exoesqueleto.

Los organismos que experimentan una metamorfosis completa se denominan «holometabolous», de las palabras griegas «holo» para «completo» o «total», «meta» para «cambio» y el sustantivo «tronco» para «arrojar». «Holometábolos», entonces, significa «completamente cambiante» o «completamente cambiante».

Esta transformación es tan rápida y completa que la oruga debe hacer girar un capullo y permanecer inactiva durante semanas mientras su cuerpo sufre estos cambios radicales.

Otros animales que se transforman de una etapa larvaria parecida a un gusano en un animal que se ve completamente diferente incluyen escarabajos, moscas, polillas, hormigas y abejas.

Algunos científicos creen que la etapa larvaria de la metamorfosis completa puede haber evolucionado a partir de insectos que nacieron de sus huevos sin desarrollarse adecuadamente. Algunos de estos embriones pueden haber sobrevivido lo suficiente como para encontrar alimento en el mundo exterior; y esto puede haber terminado dándoles una ventaja, ya que podrían alimentarse por más tiempo y ganar más fuerza que sus compañeros antes de metamorfosearse en la etapa adulta.

Metamorfosis incompleta

En la metamorfosis incompleta, solo algunas partes del cuerpo del animal cambian durante la metamorfosis. Los animales que solo cambian parcialmente sus cuerpos a medida que maduran se denominan «hemimetabolous», de las palabras griegas «hemi» para «mitad», «meta» para «cambiar» y el verbo «bole» para «lanzar».

«Hemimetaboloso», entonces, es una palabra que significa «medio cambiante».

Las cucarachas, los saltamontes y las libélulas, por ejemplo, nacen de huevos que se parecen mucho a sus seres adultos. Adquieren alas y órganos reproductores funcionales a medida que crecen, pero no rehacen completamente sus cuerpos como lo hacen sus primos completamente metamorfoseados.

Ejemplos de metamorfosis

Mariposas

Es posible que muchos de nosotros hayamos presenciado el proceso de metamorfosis de primera mano, al convertir orugas en mariposas en la escuela. La idea de una oruga parecida a un gusano que se envuelve en un capullo durante semanas y luego emerge como una hermosa mariposa es ciertamente extraña. Pero los cambios obvios de apariencia, como el crecimiento de las alas, no hacen justicia a lo extraño que es este proceso.

En el capullo, las orugas no solo obtienen patas, alas y un exoesqueleto. También les crecen ojos nuevos, pierden las partes de la boca que comen hojas y las reemplazan con probóscides chupadoras de néctar, y obtienen órganos reproductivos maduros.

Para lograr este cambio drástico, una oruga en metamorfosis básicamente se digiere a sí misma.

Se requiere una gran cantidad de energía y materias primas para convertir una oruga en una mariposa. Entonces, para hacerlo posible, las orugas liberan enzimas que disuelven la mayor parte de sus cuerpos. De hecho, la dura cáscara del capullo es necesaria no solo para proteger al insecto en metamorfosis del ataque: se requiere para mantener su cuerpo licuado unido, ¡no sea que rezume!

No todas las células de la oruga son disueltas por estas enzimas. Sobreviven tejidos especiales llamados discos imaginales, y utilizan la sopa que solía ser el resto del cuerpo de la oruga para su nutrición. Al consumir las proteínas, las vitaminas y los minerales, todo lo que necesita para construir una mariposa, estos discos imaginales pueden crecer increíblemente rápido y convertirse en las partes maduras del cuerpo de la mariposa.

El nuevo cuerpo no tiene casi nada en común con el viejo. Tiene nuevas piernas, nuevos órganos sensoriales, un nuevo exoesqueleto, un nuevo sistema reproductivo. Incluso su sistema digestivo no funciona de la misma manera, ya que ahora debe digerir néctar en lugar de hojas. Eso es todo además de las hermosas alas.

Este cambio radical permite que las mariposas completen su ciclo de vida de manera muy eficiente, sin competencia entre las mariposas adultas y las orugas por el alimento.

Muchos otros insectos pasan por un proceso similar. Nacen como larvas parecidas a gusanos, eventualmente se encierran en pupas duras y emergen como adultos con patas, exoesqueletos y otras características que tienen poco en común con la larva que alguna vez fueron. Abejas, escarabajos, hormigas y moscas usan esta estrategia.

Ranas

La metamorfosis de un renacuajo en una rana es un poco menos violenta que la de una oruga en una mariposa, pero los procesos comparten algunas características comunes importantes.

Los renacuajos no disuelven sus cuerpos en papilla; pero los «digieren» de una manera menos espectacular. Usando el proceso de apoptosis, o «muerte celular programada», los renacuajos «ordenan» a las células que ya no necesitan para triturar su ADN y morir. Las células muertas se canibalizan para obtener energía y materias primas para producir otras células.

Las células de sus colas se descomponen y se utilizan para formar sus patas en desarrollo; un proceso similar ocurre con las branquias, que desaparecen cuando el renacuajo comienza a desarrollar pulmones que respiran aire.

Una cosa interesante a tener en cuenta es que la metamorfosis del renacuajo y la metamorfosis del insecto probablemente se desarrollaron por separado; el antepasado común de los insectos y los anfibios divergió hace mucho tiempo, y no se cree que los antepasados ​​de los insectos modernos hayan utilizado la metamorfosis. Cuando el mismo fenómeno evoluciona dos veces en organismos radicalmente diferentes, ¡es una señal segura de que es una adaptación útil!

Pescado

Algunas especies de peces sufren metamorfosis similares a las del renacuajo. Aunque esos cambios no son tan dramáticos, pueden resultar en cambios en la fuente de alimento del pez, su plan corporal y dónde puede vivir. Al igual que las formas de evolución más drásticas, esto puede funcionar para evitar que los adultos compitan con los juveniles por la comida.

El salmón, por ejemplo, es un pez de agua dulce en su forma juvenil. Después de sufrir una metamorfosis parcial, se convierte en un pez de agua salada.

Al pensar en este proceso, es importante tener en cuenta que todos los organismos deben regular su equilibrio sal / agua. Esta es la razón por la que los humanos no pueden beber agua de mar sin morir: la sal abrumaría nuestra química celular y nuestras células no funcionarían correctamente. De la misma manera, los peces de agua dulce normalmente no pueden vivir en agua salada. Entonces, para convertirse en pez de agua salada, el salmón debe desarrollar nuevos órganos y mecanismos celulares para hacer frente al agua salada.

Es por eso que el salmón debe realizar su migración anual río arriba; El salmón adulto vive en el océano, pero sus huevos deben incubar en agua dulce para que los juveniles sobrevivan. Eso significa que el salmón adulto debe dejar sus hogares en el océano en busca de ríos de agua dulce y nadar lo más lejos posible antes de poner sus huevos.

Curiosamente, las platijas sufren una metamorfosis en la que uno de sus ojos y fosas nasales se mueven de un lado de la cabeza al otro. Cuando son juveniles, la platija se parece mucho a la mayoría de los peces: nadan verticalmente en relación con la corriente, con un ojo y una fosa nasal a cada lado de su cuerpo en forma de hoja. Este tipo de cuerpo les permite nadar rápido como la mayoría de las otras especies de peces.

Pero en la edad adulta, la platija son peces planos que se camuflan nadando sobre su vientre, presionados contra el lecho marino. Para lograr este cambio de estilo de vida, la platija juvenil esencialmente se voltea de lado y hace que un lado de su cuerpo se meta en su vientre. A través de cambios celulares, el ojo y la fosa nasal del lado del vientre migran para unirse al otro ojo y la fosa nasal en lo que ahora es el lado «superior» del pez.

¡La evolución tiene algunas formas creativas de hacer las cosas!

Descubre además en nuestro blog acerca del estado de euforia aquí.

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