Cuando un insecto pasa de juvenil a adulto, no solo cambia de aspecto: también cambia el programa de desarrollo que guía su cuerpo. Pero ¿cómo sabe un organismo que ha llegado el momento de dejar atrás el estado juvenil y convertirse en adulto?
Dos estudios recientes del Instituto de Biología Evolutiva (IBE, CSIC-UPF) abordan esta cuestión en la cucaracha alemana, Blattella germanica. El primero se centra en los mecanismos genéticos que mantienen el estado juvenil y desencadenan la metamorfosis. El segundo aporta una nueva herramienta para ver dónde actúan ciertas proteínas durante el desarrollo.
Llegits junts, expliquen molt bé com avança la recerca entenent millor els mecanismes biològics i, alhora, trobant maneres més fines d’observar-los.
Puntos clave:
- Blattella germanica es un buen modelo para estudiar la metamorfosis.
- Chinmo y Abrupt refuerzan el control genético del estado juvenil.
- Un segundo estudio permite observar proteínas en vivo mediante fluorescencia.
- En conjunto, ambos trabajos ayudan a entender mejor cómo se regula la metamorfosis.
Por qué una cucaracha
La metamorfosis es uno de los procesos más sorprendentes del mundo de los insectos. Pero cuando uno imagina alas que aparecen y cuerpos que se reorganizan, suele pensar en una mariposa y no en una cucaracha. Sin embargo, la cucaracha Blattella germanica es en realidad un modelo muy útil para estudiarla. Según explica Xavier Bellés, investigador principal del grupo Evolution of Insect Metamorphosis Lab del Instituto de Biología Evolutiva (IBE, CSIC-UPF), el motivo es que presenta una metamorfosis simple, o hemimetábola, en la que la ninfa se parece al adulto y no hay fase de pupa. En cambio, otros insectos como las mariposas tienen una metamorfosis compleja u holometábola, con fase de pupa.
Esto, como subraya Xavier Bellés, convierte a Blattella germanica en una candidata ideal para estudiar cómo debieron de ser, aproximadamente, los mecanismos de regulación de la metamorfosis en un insecto ancestral. En otras palabras, si no se conoce bien el punto de partida, no se puede entender cómo se produjo la transición evolutiva hacia la metamorfosis completa.
Una vía más robusta de lo que parecía
Desde hace años, buena parte de la regulación de la metamorfosis en insectos se explica a partir de la vía MEKRE93. Simplificando mucho, funciona así: mientras hay hormona juvenil, se activa Kr-h1, que mantiene el estado juvenil reprimiendo E93, el gen que promueve el desarrollo adulto. Cuando la hormona juvenil cae al final de la etapa juvenil, baja Kr-h1, se libera E93 y se inicia la metamorfosis.
El nuevo trabajo, publicado en PLOS Genetics y liderado por el grupo de Xavier Bellés, muestra que este esquema era correcto, pero no completo. El equipo ha estudiado con más detalle el papel de otros dos genes, Chinmo y Abrupt, en Blattella germanica. Los resultados indican que Chinmo también ayuda a mantener el estado juvenil porque reprime E93. Abrupt, en cambio, actúa reforzando Kr-h1, que es quien frena la metamorfosis. Esto significa que el control del paso de juvenil a adulto no depende solo de un eje simple entre Kr-h1 y E93, sino de un sistema más robusto de lo que se pensaba.
Cuando el equipo redujo la expresión de chinmo en ninfas de cuarto estadio, los insectos realizaron una metamorfosis precoz y alcanzaron una forma adulta antes de tiempo. Además, estos adultos eran más pequeños y, en el 69% de los casos, presentaban alas y tegminas mal desplegadas. Esto refuerza la idea de que no basta con “activar el programa adulto”: también es necesario mantener durante suficiente tiempo el “programa juvenil” para que el desarrollo sea correcto. La metamorfosis, por tanto, no es solo una cuestión de cambiar, sino de cambiar en el momento adecuado.
Los autores proponen que factores reguladores clave, como Kr-h1, Chinmo, Abrupt, BR-C y E93, ya estaban presentes en insectos con metamorfosis simple y que, más adelante, se reorganizaron para evolucionar y dar lugar a insectos con metamorfosis completa.
Del control genético a una nueva herramienta para observarlo
El segundo estudio ha estado liderado por el grupo de Maria Dolors Piulachs Bagà, investigadora principal del grupo Insect Reproduction Lab del Instituto de Biología Evolutiva (IBE, CSIC-UPF), y se ha publicado en Cell Reports Methods. El estudio aporta una herramienta para explorar el mapa regulador de la metamorfosis de una manera más directa. El equipo ha conseguido, por primera vez, insertar un gen en Blattella germanica de forma estable y heredable y utilizarlo para visualizar una proteína mediante fluorescencia.
El avance se basa en DIPA-CRISPR, una técnica que el grupo ya había contribuido a desarrollar en 2022. Una de las dificultades de esta especie es que no se pueden manipular fácilmente los huevos en fases muy tempranas, porque están protegidos por una estructura rígida. Con este sistema, en cambio, se trabaja a través de las hembras adultas mientras los huevos se están formando.
En un primer momento, esta estrategia permitió eliminar la expresión de un gen. Ahora ha hecho posible un paso más: añadir una etiqueta fluorescente a un gen de interés para ver dónde se expresa la proteína dentro del organismo vivo. Para ello, el equipo fusionó el gen distal-less, importante en el desarrollo embrionario, con el marcador fluorescente mCherry. El resultado es una nueva herramienta para observar mejor qué ocurre dentro del embrión y en qué tejidos actúan determinadas proteínas.
Dos avances sobre una misma pregunta
Estos dos estudios, aunque puedan parecer desconectados, son dos avances que abordan la misma pregunta desde enfoques distintos. Por un lado, el trabajo de Xavier Bellés y su equipo añade piezas nuevas al control genético de la metamorfosis; por otro, el trabajo de Maria Dolors Piulachs y su equipo proporciona una herramienta para ver mejor estos procesos en vivo. La combinación de ambos trabajos ayuda a entender mejor los mecanismos biológicos de la metamorfosis y cómo se están mejorando las herramientas para observarlos.
Lee también:
Escudero, J., Gonzalvo, J., Piulachs, M.-D., & Belles, X. (2025). Chinmo function in cockroaches provides new insights into the regulation and evolution of insect metamorphosis. PLOS Genetics, 21(12), e1011993. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1011993
Ferrández-Roldán, A., & Piulachs, M.-D. (2026). Using DIPA-CRISPR for simple and efficient endogenous protein tagging in insects. Cell Reports Methods, 101297. https://doi.org/10.1016/j.crmeth.2025.101297
