La investigación, liderada por Joan Cerdà, del centro de Investigación y Tecnología Agroalimentarias en el Instituto de Ciencias del Mar del CSIC, y Roderick Nigel Finn, de la Universidad de Bergen (Noruega), se publica hoy en la revista Nature Communications.
El estudio, en el que también ha participado el investigador del Instituto de Biología Evolutiva, Xavier Bellés, ha descubierto unos genes, denominados 'Eglp', que acumulan el glicerol en órganos y células para evitar la congelación y la desecación de los insectos en climas muy extremos.
Los científicos han explicado que excluyendo las bacterias, los insectos representan más de la mitad de la biodiversidad del mundo, por lo que se les considera el grupo terrestre con más éxito desde el punto de vista evolutivo en la historia de la vida. La explosión de diferentes estilos de vida de los insectos se debe a su capacidad de colonizar ambientes muy diversos, desde aquellos con condiciones excepcionalmente áridas, a otros con temperaturas muy por debajo de cero. Sin embargo, los insectos no son capaces de regular su temperatura corporal.
El éxito de estos organismos ha sido asociado, pues, con la aparición de una serie de adaptaciones para la supervivencia frente la desecación y la congelación. Una de estas estrategias es la acumulación de altos niveles de alcoholes, tales como glicerol o sorbitol, en órganos específicos, lo que evita la desecación y congelación. Hasta ahora, sin embargo, no estaba claro cómo los insectos transportan el glicerol a través de las membranas celulares.
Estudios anteriores habían sugerido que los principales grupos de insectos habían perdido los canales de membrana conocidos como aquagliceroporinas, que normalmente transportan glicerol. Estos canales surgieron en bacterias y organismos multicelulares y son diferentes de los canales únicamente de agua, conocidos como aquaporinas.
En este estudio, los científicos han encontrado que los insectos holometábolos, que es el grupo evolutivamente más avanzado de insectos y con la biodiversidad más alta, tienen unos genes específicos denominados entomogliceroporinas (Eglp) que codifican canales de agua mutados con la capacidad de transportar glicerol.
Según ha informado el CSIC, con estudios genéticos, los científicos han demostrado que las 'Eglp' están relacionadas con una aquaporina humana, que es un canal selectivo de agua. Para entender cómo los genes evolucionaron en los insectos, los científicos han generado mutantes específicos para imitar el proceso evolutivo y demostrar que una sola mutación en las mismas regiones centrales de los canales humanos y de insectos es capaz de convertir un canal de agua en uno de glicerol de tipo 'Eglp' y viceversa.
Después reconstruyeron la historia evolutiva de las 'Eglp' y las aquagliceroporinas ancestrales en organismos multicelulares. Los resultados demuestran que las 'Eglps' sustituyen a las aquagliceroporinas en insectos holometábolos. Con esta evidencia experimental, los autores han sugerido que las aquagliceroporinas fueron sustituidas por 'Eglp' probablemente porque estos genes tienen una mayor capacidad de transporte de glicerol. Según los científicos, el hallazgo es un ejemplo de la selección natural darwiniana a nivel molecular.