Un insecto produce espuma para protegerse del calor

AGÊNCIA FAPESP/DICYT - Durante los veranos, es posible observar en el suelo de las plantaciones de caña de azúcar, cerca de las raíces de las plantas, la presencia de una espuma similar a la del jabón, que envuelve los cuerpos de las formas inmaduras (ninfas) de un insecto conocido popularmente como cigarrita de la raíz (Mahanarva fimbriolata). Este insecto constituye una importante plaga de la cañamiel y tiene ese nombre debido a que las ninfas se desarrollan en las raíces de las plantas.

En Brasil, investigadores ligados la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz de la Universidad de São Paulo (Esalq-USP), en colaboración con pares del Instituto de Física de São Carlos (también de la USP), descubrieran que esa espuma que elaboran las propias cigarritas de la raíz dota a las ninfas de estos insectos de protección contra las fluctuaciones de temperatura del ambiente exterior.

La temperatura en el interior de esa espuma es similar a la del suelo, y es ideal para el desarrollo del insecto; y permanece constante durante el día, independientemente de la variación de la temperatura exterior, según constataron los investigadores.

Este descubrimiento, que tuvo lugar durante un estudio realizado en el ámbito del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Semioquímicos en la Agricultura –uno de los INCTs que cuentan con el apoyo de la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo – FAPESP, en colaboración con el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq)–, salió publicado en un artículo de la revista Scientific Reports.

“Desde la década de 1950 ya se especulaba que la espuma que elabora la cigarrita de la raíz funcionaría como un mecanismo de termorregulación [el mantenimiento de la temperatura ideal] del insecto, pero hasta ahora eso no se había comprobado. Logramos probar esas hipótesis mediante análisis directos”, declaró José Maurício Simões Bento, uno de los investigadores principales del INCT de Semioquímicos en la Agricultura y uno de los autores del estudio.

Los científicos ya habían observado que con la prohibición de las quemas durante la zafra de la caña de azúcar en el estado de São Paulo, a partir de 2016, la cigarrita de la raíz empezó a surgir en mayor cantidad en los cañamelares paulistas. Este insecto suele aparecer en su fase de ninfa en las bases de la caña entre noviembre y marzo, época que coincide con el período de verano, cuando la humedad del aire es baja y el excedente hídrico en el suelo es grande, en razón de las lluvias de la estación. El principal indicio de su surgimiento es precisamente la espuma que produce y recobre su cuerpo.

Con el objetivo de evaluar si la espuma dotaba al insecto de protección térmica durante ese estadio crucial de su desarrollo, antes de alcanzar la fase adulta, los investigadores realizaron experimentos en campo mediante el monitoreo de las temperaturas dentro y fuera de la espuma y la del suelo en un cañaveral de la zona de Piracicaba, en el interior de São Paulo, durante un día caluroso de verano en el cual la temperatura oscilaba bastante.

Los análisis indicaron que mientras las temperaturas externas variaron entre los 24,4 °C y los 29,2 °C, la temperatura en el interior de la espuma se mantuvo constante a lo largo del día alrededor de los 25 °C, que es la temperatura ideal para el desarrollo del insecto en la fase de ninfa y se ubica cerca de la temperatura del suelo.

“Confirmamos que la espuma promueve la protección térmica de los insectos durante esa fase de su desarrollo”, afirmó Mateus Tonelli, doctorando en entomología en la Esalq-USP y uno de los autores del estudio.

Un termorregulador

A los efectos de evaluar la capacidad de resistencia térmica de la espuma a temperaturas mayores que las halladas en el campo, los investigadores realizaron un experimento en el cual introdujeron ninfas de la cigarrita de la raíz envueltas en las burbujas en una cámara de crecimiento en laboratorio, a temperaturas superiores a las del experimento de campo, entre 32 °C y 33 °C.

Los análisis indicaron que cuando la temperatura de la cámara aumentó hasta los 32 °C, la temperatura en el interior de la espuma permaneció 2 °C por debajo de la exterior: alrededor de los 30 °C; y la estructura de la espuma se mantuvo intacta.

“Observamos que la espuma actúa como un termorregulador para la cigarrita de la raíz, al mantener la temperatura a menos de 32 °C, valor que es letal para el insecto, y funciona como una especie de microhábitat o microambiente en donde la temperatura en su interior es inferior a la del ambiente exterior y se mantiene constante, independientemente de las fluctuaciones de la temperatura externa”, dijo Tonelli.

Los investigadores también analizaron la composición química de la espuma, a los efectos de identificar los compuestos relacionados con la producción y la estabilidad de las burbujas.

Los análisis indicaron que la espuma está compuesta por ácidos palmítico y esteárico, además de proteínas e hidratos de carbono. Estas sustancias actúan como surfactantes para estabilizarla, al reducir la tensión superficial y modular el tamaño y la distribución de las burbujas, en razón de sus fuerzas elásticas. Las interacciones de los hidratos de carbono con las proteínas crean una película estable que endurece y estabiliza la espuma para permitirle envolver al insecto, según apuntaron los investigadores.

“La composición química de la espuma, que permite que las burbujas tengan una arquitectura rígida, no había sido claramente comprendida hasta ahora”, dijo Simões Bento.

La espuma está compuesta por un líquido derivado de la savia de la caña de azúcar, del cual la cigarrita de la raíz se alimenta, además de aire y moléculas de los ácidos palmítico y esteárico, proteínas e hidratos de carbono que reducen la tensión superficial y de interfaz para formar emulsiones.

Para producirla, la cigarrita de la raíz utiliza su aparato bucal a los efectos de perforar la raíz de la caña de azúcar y llegar hasta el xilema (el tejido) de la planta, por donde circula la savia, para absorber el líquido. Parte de ese líquido se mezcla con algunas sustancias presentes en los túbulos de Malpigi –que constituyen el principal órgano excretor de los insectos– para componer la espuma. Para formarla, el insecto aspira aire a través de tubos situados en la cavidad ventral de su abdomen y libera la mezcla compuesta de líquido, aire y moléculas de compuestos en forma de burbuja, según explicaron los científicos.

“Estudios filogenéticos demostraron que la cigarrita de la raíz evolucionó hace aproximadamente 200 millones de años a partir de la cigarra, la cual durante la fase de ninfa construye túneles subterráneos que le permiten vivir durante años en condiciones térmicas favorables, manteniendo una temperatura corporal constante, sin ningún mecanismo de aislamiento térmico. La espuma que produce la cigarrita puede servirle como una ‘extensión del suelo’”, dijo Simões Bento.

“Sin esa protección, la cigarrita –que al contrario de las ninfas de la cigarra, que tienen sus patas delanteras los suficientemente fuertes como para excavar y enterrarse en el suelo y de esa forma mantener una temperatura corporal constante, tienen una cutícula delicada– quedaría vulnerable a los factores ambientales, tales como la alta temperatura y la baja humedad”, sostuvo.

De acuerdo con el investigador, el conocimiento referente a las propiedades físicas y químicas de la espuma producida por la cigarrita de la raíz puede abrir la posibilidad de desarrollar compuestos que permitan impedirle al insecto la formación de las burbujas y, por consiguiente, controlar la plaga.

“Aún no existe comercialmente ningún compuesto que permite eliminar la espuma”, afirmó el investigador.

Otra posibilidad es el desarrollo de aislantes térmicos inspirados en esta espuma.

	Referencia bibliográfica
	Puede leerse el artículo intitulado Spittlebugs produce foan as a thermoregulatory adaptation (doi: 10.1038/s41598-018-23031-z), de Mateus Tonelli, Guilherme Gomes, Weliton D. Silva, Nathália T. C. Magri, Durval M. Vieira, Claudio L. Aguiar y José Maurício S. Bento, en Scientific Reports, en el siguiente enlace: www.nature.com/articles/s41598-018-23031-z.