El aroma de las flores florecientes y la frescura de las plantas no es solo un placer de la primavera; es un factor clave en la supervivencia y evolución de mariposas y polillas.
por Adrienne Berard, Universidad Estatal de Pensilvania
Una nueva investigación dirigida por científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania revela cómo los ciclos diarios de los aromas de las plantas están vinculados a los hábitos alimenticios y la evolución de los insectos alados conocidos colectivamente como lepidópteros.
En un estudio publicado en la revista Proceedings of the Royal Society B , un equipo internacional de investigadores probó una nueva hipótesis sobre por qué algunos lepidópteros tienen dietas muy específicas y se alimentan solo de unos pocos tipos de plantas, mientras que otros son mucho menos exigentes.
La nueva idea, llamada Hipótesis del Aroma Saliente, sugiere que los olores que liberan las plantas juegan un papel crucial a la hora de determinar cuán especializada se vuelve la dieta de una mariposa o polilla.
Los investigadores descubrieron que una mayor disponibilidad de aromas vegetales durante el día proporciona más información química que los insectos activos durante el día pueden utilizar para localizar y especializarse en plantas hospedantes específicas, mientras que la disminución de los aromas vegetales durante la noche significa que los lepidópteros activos durante la noche tienen que tomar lo que puedan y tener una dieta más variada.
«Esta idea ofrece una nueva perspectiva sobre por qué algunas mariposas y polillas son quisquillosas para comer mientras que otras no», dijo Po-An Lin, profesor adjunto de la Universidad Nacional de Taiwán, quien inició la investigación mientras obtenía su doctorado en Penn State y continuó el trabajo como posdoctorado en Taiwán.
«También destaca el papel fundamental que desempeñan los compuestos volátiles de las plantas, o los aromas, en la configuración de las interacciones entre insectos y plantas y las adaptaciones evolutivas».
Para determinar si el olor de las plantas puede haber impulsado la adaptación, los investigadores analizaron los órganos olfativos primarios de los insectos (las antenas) y compararon el tamaño de las antenas de 582 especímenes de 94 especies de mariposas y polillas.
El equipo de Penn State colaboró con un equipo de Harvard que descubrió que las hembras de lepidópteros que están activas durante el día tienden a tener antenas más grandes en relación con el tamaño de su cuerpo que las que están activas durante la noche.
Esto podría sugerir que tener un mejor equipo para «oler» es más beneficioso cuando hay más olores para detectar, explicó Gary Felton, profesor Ralph O. Mumma de Entomología en Penn State, coautor del artículo y asesor de investigación de Lin.
De manera similar, las hembras especialistas de lepidópteros (aquellas que se alimentan solo de unos pocos tipos de plantas) a menudo tienen antenas más grandes que las hembras generalistas, posiblemente porque necesitan ser muy buenas para detectar los aromas específicos de sus plantas hospedantes.
«La relación entre el tamaño de la antena y el ancho de la planta huésped fue muy fuerte», dijo Felton.
Un mayor tamaño de las antenas se ha asociado con un mayor número de sensilas, las estructuras sensoriales implicadas en el sentido del olfato, lo que aumenta la superficie de los receptores sensoriales. Esta mayor capacidad podría ser una adaptación clave para la evolución de ciertos lepidópteros que se alimentan de una gama limitada y específica de plantas.
Los hallazgos sugieren un vínculo potencial entre la disponibilidad de aromas de las plantas durante el día y una inversión evolutiva en las estructuras olfativas de los insectos, particularmente en las hembras que participan en la selección de la planta huésped poniendo sus huevos en ella, explicó Lin.
«Este hallazgo demuestra cómo la disponibilidad de señales químicas influye en la evolución de los órganos sensoriales de los insectos», afirmó. «Proporciona un ejemplo fascinante de cómo las plantas, a través de sus emisiones químicas, han desempeñado un papel directo en la evolución de los insectos que dependen de ellas».
Lin y sus colegas de la Universidad Estatal de Pensilvania utilizaron una combinación de enfoques para investigar la relación entre los aromas de las plantas y la dieta de los lepidópteros. Primero, realizaron un metaanálisis de la literatura científica existente para confirmar que las plantas generalmente liberan compuestos orgánicos volátiles (COV), o aromas, más diversos y abundantes durante el día que durante la noche.
Luego estudiaron el árbol genealógico de los lepidópteros para analizar la relación entre los patrones de actividad de los insectos (activos diurnos o nocturnos) y sus plantas hospedantes preferidas, utilizando modelos estadísticos que dan cuenta de las relaciones evolutivas.
«Nuestros análisis mostraron una correlación significativa entre estar activo durante el día o la noche y la diversidad de especies de plantas hospedantes que consumen los lepidópteros», dijo Naomi Pierce, profesora de biología en la Universidad de Harvard y coautora del artículo.
Los investigadores descubrieron que los lepidópteros activos durante el día, como las mariposas monarca, tienen más oportunidades y órganos más especializados para detectar los aromas de las plantas y, como tales, han evolucionado para ser comedores selectivos.
Por otro lado, las especies nocturnas, como la polilla Polifemo, perciben menos aromas vegetales y menos diversos. Al disponer de información química menos precisa , podría resultarles más difícil ser tan selectivas, lo que podría llevarlas a tener dietas más generalizadas, alimentándose de una mayor variedad de plantas.
«Los insectos herbívoros, como las mariposas y las polillas, deben encontrar las plantas adecuadas para alimentarse y, en el caso de las hembras, poner sus huevos», dijo Lin.
Esta es una decisión crucial, ya que las orugas dependen completamente de la planta seleccionada para sobrevivir. A diferencia de los humanos, que consumen una amplia variedad de alimentos para mantenerse sanos, muchos insectos herbívoros se especializan en alimentarse de solo unas pocas especies de plantas. La Hipótesis del Aroma Saliente ayuda a explicar por qué algunos insectos son altamente especializados, mientras que otros son más flexibles en su dieta.
Más información: Po-An Lin et al., La hipótesis del aroma saliente: la especialización de la planta huésped está relacionada con la disponibilidad de volátiles en lepidópteros, Actas de la Royal Society B: Ciencias Biológicas (2025). DOI: 10.1098/rspb.2024.2426
