Artrópodos, la vida en cómodas piezas coleccionables
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19 Marzo 2021

Artrópodos, la vida en cómodas piezas coleccionables

Insectos, arañas y crustáceos forman parte de una misma familia, la de los artrópodos. Son el grupo más abundante del mundo animal, y parecen haber encontrado el éxito en un cuerpo fabricado mediante piezas repetidas una y otra vez. Ésta es su historia.

A nuestro alrededor, a menudo sin que seamos muy conscientes de ello, viven sus vidas y ocupan nuestras casas un gran número de pequeños animales. Algunos se esconden en las hojas de las plantas, otros hacen túneles en la tierra, y unos pocos se pasean descaradamente por las paredes o el techo haciendo gala de sus múltiples pares de patas. Los más famosos son los insectos, pero no son los únicos. En cualquier jardín es fácil ver a uno de estos animalillos de muchas patas que se hace una bola cuando lo molestamos: se trata de un oniscídeo, un crustáceo. Entre el polvo, como saben muchos alérgicos, vive y prospera una gran variedad de ácaros, uno de los grupos más diversos del reino animal: son arácnidos, parientes cercanos de las arañas.

Éste es el mundo de los artrópodos. Son seres a menudo pequeños, casi siempre recubiertos de una cáscara dura, y equipados con muchas patas, siempre en parejas. Ya hemos dicho que son artrópodos todos los insectos, los crustáceos y los arácnidos, pero también otros dos grupos muy importantes: los miriápodos –ciempiés y milpiés, que ostentan el récord absoluto en cuanto a número de patas– y los trilobites, que están extintos pero fueron abundantísimos en los océanos durante más de 100 millones de años.

Otra forma de hacer las cosas

Los artrópodos tienen fama de ser bichos un poco asquerosos y de aspecto extraterrestre. Efectivamente, algunos de ellos tienen ojos enormes y formados por un caleidoscopio de lentes y espejos. Sus bocas están armadas con garras, colmillos y pinzas que nos parecen más propios de un robot que de un ser vivo. Pero, si lo pensamos, somos mucho más parecidos de lo que solemos admitir. Tienen boca, y nosotros tenemos boca; tienen patas, y nosotros tenemos patas; tienen ojos, y nosotros tenemos ojos.

Los ojos de tres artrópodos. A la izquierda, la galera pavo real (Odontodactylus scyllarus) tiene ojos compuestos, cada uno dividido en dos hemisferios, que pueden percibir formas y movimientos de forma independiente. Los dos hemisferios están separados por una banda especializada en detectar colores y polarización. En el centro, los ojos de una tarántula del género Hogna; este animal tiene ocho ojos, cuatro de ellos formando una corona en la parte superior de la cabeza y otros cuatro, más pequeños, formando una hilera en la parte frontal. A la derecha vemos los impresionantes ojos compuestos de la mosca asesina Holcocephala fusca, un activo depredador que necesita una buena visión.Foto: prilfish / Thomas Shahan (flickr)

Quizá la extrañeza que los artrópodos inspiran en nosotros se deba precisamente a esto: a que se nos parecen, pero no son como nosotros. Tienen patas, pero no “el número correcto de patas”. Tienen ojos, pero son “unos ojos muy raros”. Tienen boca, pero “¿por qué hay tantas cosas en esa boca?”. En el fondo, si no se parecieran a nosotros nos resultaría más fácil encajar las diferencias. Al fin y al cabo nadie mira un geranio y dice “¡Qué cosa tan rara! ¡Tiene hojas!”.

La razón de todos estos parecidos y diferencias es, claro, que todos vivimos en el mismo planeta. Nos hemos enfrentado a desafíos similares y hemos encontrado soluciones parecidas, pero no idénticas. ¿Necesitas partir la comida? Bien, puedes usar dientes. O también un par de pinzas, dos hojas con forma de cuchillo o unas patas estratégicamente situadas cerca de la boca. Porque eso sí se lo hemos de admitir: los artrópodos han encontrado muchas soluciones distintas al mismo problema. ¿Por qué tantas? ¿Qué les ha convertido en inventores tan fecundos? Para responder a estas preguntas hemos de hacer un poco de historia.

El poder de la repetición

Creemos que el primer artrópodo, el antepasado común de todos los que podemos ver hoy, vivió en el océano hace unos 600 millones de años. Habitaba un mundo de animales blandos en el que unos pocos estaban descubriendo las ventajas de endurecer el cuerpo: los depredadores se habían dado cuenta de lo prácticos que podían ser unos cuantos dientes dentro de la boca, y las presas estaban aprendiendo a la fuerza que una buena coraza y unas cuantas espinas podían salvarte el día. Estos primeros artrópodos eran seres sencillos, probablemente de cuerpo alargado, y ya tenían una propiedad que iba a marcar a su descendencia hasta nuestros días: eran modulares. Esto significa que su cuerpo se construía por repetición: un fragmento pequeño, un módulo, repetido una y otra vez. A estos módulos los llamamos hoy segmentos.

El diseño de este ciempiés (Scolopendra cingulata), un miriápodo moderno, nos permite hacernos una idea del diseño del artrópodo ancestral: su cuerpo está formado por una serie de módulos, o segmentos, muy similares entre sí. Cada segmento contiene un par de patas.Foto: Eran Finkle (Wikimedia)

Creemos que los segmentos del artrópodo primigenio tenían un par de patas cada uno y estaban cubiertos por una coraza dura en la parte superior. El primer segmento era especial, porque tenía también un par de ojos, probablemente compuestos. El resto eran todos similares entre sí: una coraza y dos patas. Durante el desarrollo del animal, un grupo de genes controlaba cuántos segmentos se construían, y por lo tanto cómo de largo sería el cuerpo al terminar el crecimiento.

Esta estructura en segmentos la seguimos encontrando hoy en todos los grupos de artrópodos, aunque en algunos casos extremadamente modificada y sofisticada. Es muy visible, por ejemplo, en el abdomen de las gambas y de la mayoría de insectos, que se aprecia a simple vista que consiste en la repetición de una serie de piezas, todas similares. Y ya que estamos, este ejemplo, el de la gamba y el insecto, nos permite también echar un vistazo a los cambios que pueden experimentar los segmentos durante la evolución. En los insectos los segmentos del abdomen han perdido las patas; las seis patas del insecto salen de los tres segmentos del tórax, antes del abdomen. En la gamba, en cambio, tenemos patas en casi todos los segmentos: las patas del tórax suelen ser más largas, y son las que usan para “andar” cuando necesitan hacerlo, y las del abdomen son más cortas y les sirven sobre todo para nadar.

A la izquierda, una imagen de la polilla Adhemarius donysa, un insecto; a la derecha la gamba Heterocarpus ensifer, un crustáceo. En ambas se puede apreciar que el abdomen (mitad inferior del cuerpo en la polilla, mitad derecha en la gamba) está formado por una repetición de segmentos. En la polilla el abdomen no tiene patas, y sin embargo en la gamba posee unas patas más pequeñas que las diez patas “principales”.Foto: Charles J. Sharp (sharpphotography.co.uk) / NOAA

Un ejemplo un poco más interesante de cómo han cambiado los segmentos a lo largo de la evolución lo encontramos en las cabezas, que son el resultado de la fusión de varios segmentos, incluyendo el que lleva los ojos. Entre cinco y siete segmentos se han de unir para formar la cabeza de un artrópodo, y esto significa, claro, entre cinco y siete pares de patas. A primera vista esto puede parecer sorprendente: no hay patas en la cabeza de los animales, ¿verdad? Bueno, ciertamente algunas de esas patas se han perdido a lo largo de la evolución. Otras, sin embargo, se han transformado: por ejemplo en antenas, o en las piezas bucales que permiten masticar al animal.

Así es: en los artrópodos todo el aparato masticatorio es, esencialmente, patas modificadas. Aquí radica la potencia del diseño modular: uno parte de segmentos con patas, pero esas patas pueden convertirse en pinzas, o en antenas, o en branquias o en mandíbulas. El gran éxito de los artrópodos ha tenido mucho que ver con saber reciclar su diseño original y convertirlo en otras cosas, que les han permitido transformarse en feroces depredadores como las arañas o en carroñeros oportunistas como los cangrejos.

La conquista del mundo

A partir de este diseño inicial tan flexible, los artrópodos empezaron a diversificarse. La forma exacta en que lo hicieron no la entendemos todavía en detalle, pero sí estamos empezando a identificar qué grupos son parientes cercanos y qué características tienen en común. Y precisamente el aparato masticador juega un papel importante en este proceso: parece que ciertos grupos de artrópodos primitivos encontraron formas muy eficientes de transformar patas en “herramientas para comer”, y eso ha dado lugar a linajes que llegan hasta nuestros días.

Aquí podéis ver una reconstrucción del árbol genealógico de los artrópodos. Las líneas en rojo representan relaciones que todavía no están firmemente establecidas, y los nombres en rojo, grupos que podrían desaparecer si alguna de esas relaciones resulta ser errónea. En general, lógicamente, conocemos mejor las relaciones que están más cerca de nosotros en el tiempo, y son más tentativas las que se remontan a las primeras etapas de evolución de los artrópodos.Infografía: T. Nieto

El ejemplo más claro es el de los quelicerados: se trata del grupo que incluye a arañas y escorpiones, pero también a ácaros y cangrejos de herradura (que no son verdaderos cangrejos). Sus antepasados convirtieron dos pares de patas cercanos a la boca en quelíceros y pedipalpos. Los quelíceros son los instrumentos para comer propiamente dichos; nacen encima de la boca y tienen formas diversas, pero esencialmente sirven para sujetar la comida mientras comes. Los pedipalpos nacen a izquierda y derecha de la boca y son auxiliares en el proceso; en las arañas son un par de patas pequeñas con las que se puede palpar la comida y capturar presas pequeñas, pero en los escorpiones se han transformado en las características pinzas, que son su principal instrumento de caza.

Dos formas muy diferentes de quelíceros y pedipalpos. Arriba a la izquierda, la araña Phidippus audax, con sus dos grandes quelíceros de color verde irisado y sus dos pedipalpos, las pequeñas patas que salen a izquierda y derecha de los quelíceros. Abajo, un escorpión (probablemente Centruroides sculpturatus), con sus dos enormes pedipalpos transformados en pinzas. Los quelíceros del escorpión, en cambio, son diminutos: pueden verse en la imagen de arriba a la derecha como dos pequeñas pinzas que nacen justo encima de la boca.Foto: Kaldari (Wikimedia) / Marshal Hedin (Flickr)

Otro grupo que empezó con una innovación en el aparato masticatorio es el de los mandibulados. Como su nombre indica, la innovación ancestral aquí sería transformar un par de patas en mandíbulas, que en el caso de los artrópodos son una pinza que envuelve a la boca desde la izquierda y la derecha y que sirve para sujetar la comida o para cortarla. Tienen mandíbulas los insectos, los crustáceos y los miriápodos.

Tres mandíbulas: las del ciervo volante, Lucanus cervus (izquierda), las de un crustáceo del género Triops (centro, marcadas con un 3) y las del ciempiés Scolopendra cingulata (derecha, los dos apéndices con forma de colmillo que se abren a ambos lados de la cabeza). En los tres casos se trata de una pareja de apéndices con forma de pinza que se insertan a derecha e izquierda de la boca.Foto: Simon A. Eugster / Dominik Tomaszewski / Eran Finkle (Wikimedia)

Dentro de los mandibulados merecen mención especial los crustáceos. Tradicionalmente se ha asumido que los diferentes grupos de artrópodos forman linajes separados, es decir, que los insectos descienden todos de un “primer insecto”, los crustáceos a su vez vienen de un “primer crustáceo” y los arácnidos de un “primer arácnido”. En los últimos veinte años las nuevas técnicas de secuenciación de ADN han permitido comparar los genes de muchos de estos animales, y se ha comprobado que, en efecto, los insectos vienen todos de un primer insecto, los miriápodos de un miriápodo primordial y los arácnidos de un arácnido ancestral… pero el asunto de los crustáceos es un poco más complicado.

Lo que el ADN nos ha descubierto es que los crustáceos tienen, efectivamente, un antepasado común, pero ese animal es también antepasado de los insectos. Con esto no queremos decir que insectos y crustáceos tienen un antepasado común porque ambos son artrópodos; eso es así por pura lógica y no sería ninguna sorpresa. Lo que queremos decir es que los insectos surgieron dentro de la familia de los crustáceos. Que los insectos, en realidad, son crustáceos. En concreto, son parientes cercanos de los branquiópodos, un grupo que incluye a las pulgas de agua.

Por sí mismo esto no supone ningún problema: simplemente hemos aprendido a ubicar correctamente un grupo de animales dentro de su familia. Pero claro, llevamos muchos años pensando que “insectos” y “crustáceos” son cosas diferentes y excluyentes, y ahora sabemos que cualquier insecto es también un crustáceo. Para manteniendo “crustáceo” e “insecto” como términos excluyentes se ha inventado una palabra nueva: pancrustáceo, que se usa para representar al linaje de insectos + crustáceos. La palabra es muy apropiada, porque significa “todos los crustáceos”.

Finalmente, sólo nos queda ubicar en la familia al grupo que ya no existe: los trilobites. Su posición es un poco controvertida, y no ayuda el hecho de que para ellos no podemos consultar al ADN, pero en la actualidad se los suele considerar parientes más cercanos de los quelicerados, formando con ellos un grupo llamado aracnomorfos. Sin embargo, muchas de estas relaciones han de ser tratadas con cautela. Los quelicerados y los pancrustáceos son sin duda los grupos mejor establecidos dentro de los artrópodos, pero la posición de los demás está sujeta a cierta controversia. Por ejemplo, algunos estudios han propuesto que los miriápodos están más emparentados con los quelicerados que con los pancrustáceos, lo cual rompería el grupo de los mandibulados. Otros estudios ubican a los trilobites dentro de los mandibulados, rompiendo el grupo de los aracnomorfos.

¿Quién sabe lo que nos deparará el futuro? Los grupos que hemos presentado son los que parecen suscitar más consenso hoy en día, pero la aparición de nuevas evidencias, ya sea en forma de fósiles o de nuevos estudios de ADN, podría desencadenar un pequeño terremoto filogenético. En los últimos veinte años hemos logrado establecer muy sólidamente el grupo de los quelicerados y el de los pancrustáceos. Los demás tendrán que esperar todavía un poquito más.

QUE NO TE LA CUELEN

Los artrópodos no tienen muy buena prensa, quizá porque nos dan un poco de asco, o porque algunos son parásitos que atacan a los cultivos o pican a los humanos. Algunas personas creen que el mundo sería mejor si no hubiera insectos, o arañas. Pero la realidad es que eso sería una catástrofe. Estos pequeños animales son fundamentales para degradar los cadáveres de plantas y animales, y más importante todavía: son alimento imprescindible para innumerables aves, anfibios, reptiles y pequeños mamíferos. Sin ellos, sencillamente, la vida en la Tierra no funcionaría. Así que, para bien o para mal, estamos condenados a entendernos en este pequeño planeta azul.A veces, las palabras que utilizamos para nombrar a los animales son un poco exageradas, y el mejor ejemplo son los miriápodos. Los ciempiés pueden llegar a tener más de 300 patas, pero la mayoría tienen “sólo” unas decenas. Los milpiés ni siquiera llegan a mil: el récord absoluto es 750 patas. Pero, de nuevo, la mayoría de milpiés tienen menos de cien.Cuando hablamos de evolución a menudo usamos expresiones como “estos animales inventaron tal rasgo” o “estos otros descubrieron esta habilidad”. Desde luego, ambas expresiones son abusos del lenguaje. Las características biológicas no se inventan ni se descubren: aparecen por puro azar y, si ayudan a que el animal sobreviva, se terminan fijando en las poblaciones porque los que las tienen producen más descendencia. Así que tened siempre en cuenta que aunque usemos este tipo de verbos la evolución no tiene que ver con decisiones o voluntades individuales. Es un proceso más sutil que involucra a una población entera.

REFERENCIAS

Edward Ruppert, Richard Fox y Robert Barnes. Invertebrate zoology: a functional evolutionary approach. Brooks/Cole Cengage Learning (2004)Michael Land y Dan-Eric Nilsson. Animal Eyes. Oxford University Press (2012)Trevor Cotton y Simon Braddy. The phylogeny of arachnomorph arthropods and the origin of the Chelicerata. Earth and Environmental Science Transactions of The Royal Society of Edinburgh, vol. 94, nº 3, pp. 169-193 (2003)Gerhard Scholtz y Gregory Edgecombe. The evolution of arthropod heads: reconciling morphological, developmental and palaeontological evidence. Development Genes and Evolution, vol. 216, nº 7, pp. 395-415 (2006)David Legg et al. Arthropod fossil data increase congruence of morphological and molecular phylogenies. Nature Communications, vol. 4, nº 1, p. 2485 (2013)

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