Las feromonas de los insectos son moléculas de olor que se utilizan para la comunicación química dentro de una especie. Las feromonas sexuales desempeñan un papel crucial en el apareamiento de muchos insectos. Los olores específicos de cada especie atraen a machos y hembras de la misma especie. Al mismo tiempo, mantienen los límites naturales entre especies.
El equipo de investigación dirigido por Nanji Jiang, Bill Hansson y Markus Knaden del Departamento de Neuroetología Evolutiva del Instituto Max Planck de Ecología Química ha demostrado previamente que los niveles elevados de ozono interrumpen gravemente la comunicación química dentro de las especies de moscas: el ozono rompe los dobles enlaces carbono-carbono Se encuentra en la mayoría de las feromonas de insectos. Como resultado, los machos de las moscas ya no pueden distinguir entre hembras y otros machos y, por lo tanto, cortejan a ambos sexos (la contaminación del aire perjudica el apareamiento exitoso de las moscas, 14 de marzo de 2024).
En su nuevo estudio, los investigadores investigaron si la degradación de las feromonas sexuales por el ozono también afecta los límites de apareamiento entre diferentes especies. «En particular, queríamos saber si los niveles elevados de ozono eliminan los límites de apareamiento entre especies y cuáles son las consecuencias de una posible hibridación. Sabemos por experimentos anteriores que el ozono puede alterar gravemente la elección de pareja en los insectos. Nuestro estudio actual indica que incluso niveles ligeramente elevados Los niveles de ozono, que hoy en día no son infrecuentes en los días de verano en muchos lugares, hacen que las moscas se hibriden más frecuentemente con especies estrechamente relacionadas, lo que podría conducir a una disminución de las poblaciones de insectos debido a la infertilidad de los híbridos resultantes», afirma el primer autor Nanji Jiang , resumiendo el mensaje clave del estudio.
El apareamiento entre especies ocurre bajo niveles elevados de ozono
Los científicos eligieron cuatro especies del género. Drosofila para sus experimentos. Mientras Drosophila melanogaster y Drosophila simulans son especies cosmopolitas que se encuentran en todo el mundo, sus parientes Drosophila sechellia y Drosophila mauritiana son Endémica de la isla y, como sugiere su nombre, solo se encuentra en las Seychelles y Mauricio, respectivamente. Las cuatro especies utilizan feromonas muy similares, pero las mezclan de forma específica. Por lo tanto, era crucial para el equipo de investigación poder medir los cambios cuantitativos dentro de las mezclas de feromonas después de la exposición al ozono.
En los experimentos de apareamiento, las moscas estuvieron expuestas durante dos horas a concentraciones de ozono que a menudo se miden en días especialmente calurosos en nuestras ciudades. Los científicos dieron a las hembras listas para aparearse la oportunidad de elegir entre un macho de la misma especie y un macho de otra especie diferente. Después de unas horas, separaron a las hembras de los machos y les permitieron poner huevos. Para determinar si la hembra se había apareado con un macho de su propia especie o de otra especie, los investigadores analizaron los órganos sexuales de la descendencia masculina, ya que se pueden distinguir especies e híbridos en función de su morfología. Los resultados de estas pruebas mostraron que la hibridación se producía con mayor frecuencia bajo la influencia del ozono, mientras que se encontraron pocos híbridos cuando las moscas estaban previamente expuestas sólo al aire ambiente.
Las moscas de la fruta dependen no sólo de señales químicas para aparearse, sino también del canto de canciones específicas de cada especie, que producen al hacer vibrar sus alas. Muchas especies también utilizan señales visuales para atraer parejas de apareamiento. A pesar de estas «ayudas» adicionales, los niveles elevados de ozono parecieron impedir que algunas de las moscas hembras del estudio distinguieran entre sus congéneres y los machos de otras especies. «Aunque esperábamos que la interrupción de la comunicación de feromonas por el ozono condujera a un ligero aumento de híbridos, nos sorprendió descubrir que algunas hembras eran completamente incapaces de discriminar entre sus congéneres y los machos de otras especies, a pesar de otras posibles señales acústicas o visuales. » dice Bill Hansson, Jefe del Departamento de Neuroetología Evolutiva.
Híbridos: un callejón sin salida en términos evolutivos
Los híbridos macho de moscas suelen ser estériles o al menos menos fértiles que los no híbridos. Por lo tanto, la descendencia híbrida masculina es una inversión desperdiciada para las moscas y puede contribuir a la extinción de las poblaciones. A diferencia de los híbridos masculinos, los híbridos femeninos suelen ser fértiles y, en algunos casos, incluso fueron preferidos por los machos en este estudio. Por tanto, los híbridos femeninos podrían ser una fuente de flujo genético continuo, lo que a largo plazo podría conducir a la aparición de especies híbridas.
«El género Drosofila comprende más de 1500 especies y se sabe que más de 100 pares de especies estrechamente relacionadas pueden hibridarse potencialmente. Por lo tanto, no es improbable que la hibridación inducida por contaminantes en algunos de estos pares de especies pueda conducir a una especiación híbrida», afirma Markus Knaden, evaluando las posibilidades de éxito de una especie híbrida de este tipo.
La contaminación del aire es una amenaza subestimada para los insectos
Los insectos dependen de los olores, no sólo a la hora de elegir pareja. Además de las feromonas sexuales, utilizan feromonas de agregación para atraer a congéneres de ambos sexos o feromonas de alarma para comunicarse en caso de peligro. Los insectos sociales, como las hormigas, navegan a lo largo de senderos de feromonas o utilizan olores específicos de la colonia para reconocer a sus compañeros de nido. Muchas de estas moléculas de olor también contienen dobles enlaces carbono-carbono, que el ozono puede romper. Los científicos temen que el ozono pueda alterar la comunicación química de los insectos en muchas zonas y ahora planean investigar esto en futuros estudios, por ejemplo en hormigas.
Fuera del laboratorio, otros contaminantes oxidantes, como los óxidos de nitrógeno, que no pueden analizarse en experimentos de laboratorio debido a su toxicidad, pueden amplificar el efecto del ozono. Ya existen valores límite para estos contaminantes debido a sus efectos nocivos para los seres humanos. «Los límites de los contaminantes atmosféricos deberían reevaluarse, teniendo en cuenta que incluso pequeñas cantidades de estas sustancias tienen un impacto significativo en la comunicación química de los insectos», afirma Markus Knaden. «Dado que actualmente nos enfrentamos a una disminución dramática de las poblaciones de insectos en relación con su biomasa total y su biodiversidad, deberíamos intentar comprender mejor y contrarrestar todos los posibles factores que potencialmente favorecen esta disminución».