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Ecología y evolución de la resistencia a la congelación en insectos 

Publicado por Marlene

Presiones que seleccionan para la tolerancia a la congelación:  

(a) Temperaturas bajas extremas. 

El límite físico para mantener las soluciones acuosas en estado líquido es de alrededor de -58 ° C. Algunos hábitats alpinos y hábitats continentales subárticos y templados que tienen una gran abundancia y diversidad de insectos, experimentan regularmente el aire temperaturas por debajo de este límite. Si bien es probable que algunos insectos sobrevivan al seleccionar microhábitats en el suelo bajo la cubierta de nieve, otros están claramente expuestos a la temperatura ambiente. Esto impone una fuerte presión de selección para la deshidratación crioprotectora, la vitrificación o la tolerancia a la congelación.  La tolerancia a la congelación es la forma más extrema de tolerancia al frío. 

(b) Alto riesgo de congelación. 

Esperamos la selección de tolerancia a la congelación en especies con alto riesgo de congelación por inoculación. Los insectos expuestos al hielo en sus microhábitats (por ejemplo, aquellos encerrados en hielo o expuestos a suelo congelado) son susceptibles a la formación de hielo inoculante. En estas circunstancias, la tolerancia a la congelación puede ser ventajosa en comparación con la deshidratación crioprotectora o resistir la formación de hielo a través de una cutícula impermeable. Los insectos acuáticos podrían estar particularmente expuestos a estas condiciones: al menos un insecto acuático (Nemoura arctica) es tolerante a la congelación.  

 Los entornos con una probabilidad impredecible durante todo el año de eventos de congelación seleccionan insectos que permanezcan activos. A su vez, esto selecciona una preparación significativa para el invierno, como ingresar a diapausa y/o limpiar el intestino. Si el intestino permanece lleno, existe una gran probabilidad de que se produzca una nucleación del hielo, lo que conduce a la selección de tolerancia a la congelación.  

(c) Ventajas fisiológicas de estar congelado. 

Muchos insectos que pasan el invierno en ambientes templados y polares no se alimentan, por lo que las reservas de agua y energía durante el invierno pueden no renovarse. Por lo tanto, una estrategia de tolerancia al frío que reduce el drenaje de energía o la pérdida de agua debería ser ventajosa. Los insectos congelados pierden menos agua en el ambiente seco del invierno que los insectos no congelados a la misma temperatura. De manera similar, existe cierta evidencia de que los insectos congelados tienen tasas metabólicas más bajas que sus homólogos no congelados, y que esta supresión metabólica permite que los insectos congelados ahorren energía durante todo un invierno. 

 Los insectos hibernados pueden experimentar una mortalidad significativa de patógenos y parásitos, o pueden llevar los huevos o larvas de parasitoides. Si los insectos tolerantes a la congelación pueden soportar ser congelados mejor que sus patógenos, parásitos o parasitoides, entonces la tolerancia a la congelación puede ser una estrategia para reducir las cargas de patógenos o parásitos. Existe una amplia evidencia de activación o modificación inmune durante el invierno, y al menos un insecto tolerante a la congelación tiene mayor resistencia a los patógenos fúngicos después de la exposición a la congelación, lo que implica una activación del sistema inmunológico.  

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