Las mariposas aparecieron mucho antes de la extinción de los dinosaurios: un acercamiento a su origen evolutivo

Mariposas

En pasando el frío grande,
las mariposas han vuelto
y en el aire, amigo, va
un dulce estremecimiento
y las hojas del romero
baten de su ángel sin peso,
un ángel garabateado
como por veras y juego…

Gabriela Mistral. Poema de Chile, 1967

Desde tiempos remotos, las mariposas han llamado la atención de muchas culturas por los maravillosos colores de sus alas y por su vuelo vacilante, que se luce elegantemente mientras se mueven de flor en flor, alimentándose de polen, durante la época estival. Y es que, con sus grandes gamas de colores y formas, estos lepidópteros (mariposas y polillas) han conquistado el corazón del ser humano, sirviendo de inspiración para diversas expresiones artísticas y literarias alrededor de todo el mundo.

Es uno de los grupos más diversos del reino animal, con unas 19.500 especies diferentes. Son insectos pertenecientes al orden de los Lepidopteros y, a lo largo de su vida sufren una serie de transformaciones complejas conocida como metamorfosis, y en la que se suceden las fases de huevo, larva, pupa y adulto. Su característica más significativa es que la mayoría de las especies presentan colores brillantes y patrones en sus alas, lo que sirve tanto para aspectos reproductivos, pero también para la defensa mediante mimetismo o la advertencia a depredadores.

Dotados de dos pares de alas membranosas y una larga trompa que se enrolla en espiral, estos invertebrados voladores se encuentran en una gran cantidad de hábitats, donde cumplen diversos roles ecológicos esenciales para el funcionamiento de los ecosistemas. Las encontramos en todos los continentes, salvo en la Antártica, y habitan una gran gama de ecosistemas que van desde inhóspitos desiertos hasta la alta montaña.

Como señala Hugo Benítez, Doctor en Biología Evolutiva y académico del Centro de Investigación de Estudios Avanzados de la Universidad Católica del Maule: “Dentro de sus roles ecológicos podríamos destacar la polinización, y aunque no son los polinizadores más eficientes, algunas especies contribuyen a la polinización de flores, facilitando la reproducción de plantas y manteniendo la biodiversidad. Las mariposas suelen ser muy buenos indicadores de salud ambiental, debido a que son altamente sensibles a los cambios en el hábitat, contaminación y clima, por lo que sirven como indicadores del estado de los ecosistemas, y sin duda son elementos esenciales de cadena trófica, las larvas de mariposas son una fuente importante de alimento para aves, reptiles, anfibios y otros insectos, lo que las integra de manera significativa en la cadena trófica alimentaria del reino animal”.

Las mariposas han cautivado a los naturalistas, científicos y al mundo desde hace mucho tiempo y son el grupo de insectos que más intensamente ha sido estudiado, no obstante, hasta hace poco no se sabía mucho de su historia evolutiva y aún quedan muchos aspectos que siguen ocultos bajo un manto de misterio.

Un origen que se remonta hace más de 100 millones de años

Anteriormente, se pensaba que las mariposas habían evolucionado a partir de múltiples factores abióticos y bióticos. Se creía que los murciélagos habían promovido su evolución, después de la extinción de los dinosaurios, y también, se creía que se habían originado en Asia. Sin embargo, a partir de un minucioso análisis filogénomico, los científicos descubrieron que todo se originó con un cambio de rutina de las polillas, hace aproximadamente 101.4 millones de años, en América.

Así lo indica un estudio realizado por un grupo de 90 científicos de seis continentes, publicado en 2023 en la revista cientifica Nature Ecology & Evolution, el cual realizó el árbol filogénomico más completo de estos animales, que representa el 92% de todos los géneros. El estudio, que reunió genes de casi 2.300 especies de mariposas, muestreadas de 28 colecciones de especímenes, descubrió que las mariposas evolucionaron por primera vez a partir de unas polillas herbívoras nocturnas que buscaron alimentarse del néctar de nuevas especies de plantas con flores que solo abrían en el día. Vale decir que las angiospermas (plantas con flores) se originaron en los trópicos, durante el Cretácico, hace aproximadamente 130 millones de años, y luego fueron radiando hacia las zonas templadas.

“Esto es muy interesante porque es casi 20 millones de años después del origen de las plantas con flores. Cabe destacar que las mariposas evolucionaron a partir de ancestros nocturnos relacionados con las polillas y estas son tan antiguas que podrían datar del periodo Jurásico”, agrega el Dr. Benítez, quien fue co-autor del estudio.

El estudio, que mezcló diferentes enfoques filogenómicos, integrando modelos de dispersión, extinción y cladogénesis para reconstruir la historia biogeográfica de las mariposas, pudo determinar que el origen de éstas data desde el Cretácico medio, hace más de 100 millones de años, en el oeste de Norteamérica y Centroamérica, donde las condiciones climáticas tropicales y la disponibilidad de diversos hábitats les permitió diversificarse.

Según indica el estudio, poco después del Máximo Térmico Cretácico, hace alrededor de 90 millones de años, las mariposas se dispersaron a otras regiones del mundo, especialmente cruzando Beringia, lo que permitió su expansión hacia la región Paleotropical. El estudio reporta que la especiación de mariposas fue mayor en los trópicos que en las zonas templadas y que a finales del Eoceno, las mariposas ya estaban en todos los continentes. Los últimos sitios a los que llegaron fueron África y Europa -en ese orden- y antes de llegar a Europa, hicieron una pausa en el oeste de Asia durante 45 millones de años.

Estas movilizaciones podrían dar una explicación de por qué hay menos diversidad de mariposas en Europa, mientras que, en América Central, posible lugar de origen, se encuentre la mayor diversidad. “Además, las mariposas poseen una capacidad fuerte de generar interacciones ecológicas, y la coevolución con una amplia variedad de plantas hospederas en las regiones Neotropicales impulsaron una gran especialización en muchas especies. Este proceso fue facilitado por la estabilidad climática en las regiones tropicales a lo largo de millones de años, lo que generó altos niveles de biodiversidad en comparación con regiones templadas. Las frecuentes interacciones bióticas, como la simbiosis con hormigas en algunas especies, también han contribuido a la diversificación de las mariposas en estas áreas”, puntualiza el académico de la Universidad Católica del Maule, quien además es investigador adjunto, del Instituto Milenio de Biodiversidad Antártica y Subantártica (BASE) y del Centro Internacional Cabo de Hornos (CHIC), e investigador principal de Anillo Pest Insects and Climate Change (PIC2).

Asimismo, este estudio logró determinar que todas las familias de mariposas, excepto una, estaban presentes antes del evento K/Pg (extinción masiva del Cretácico-Paleógeno), es decir, sobrevivieron a una de las extinciones masivas más catastróficas que ha sufrido nuestro planeta.

Por otro lado, los resultados también revelaron que las mariposas han desarrollado una coevolución “planta-hospedador” esencial, que ha impulsado una diversificación estrechamente ligada a la evolución de sus plantas hospederas. Es decir, las mariposas se han desarrollado en conjunto con sus plantas hospederas favoritas, adaptándose a sus características particulares e influyendo mutuamente en su evolución.

Como señala el Doctor en Biología Evolutiva: “Esto se refleja en patrones de dieta y adaptación a defensas químicas de las plantas, entre otros mecanismos que son realmente fascinantes en las mariposas. Otro ejemplo que es muy curioso en algunas mariposas como la familia Lycaenidae, es que las larvas de mariposas tienen relaciones simbióticas con hormigas. Esta interacción ha jugado un papel fundamental en la evolución de estas mariposas, proporcionando protección contra depredadores a cambio de recursos alimenticios para las hormigas”.

Asimismo, la investigación indicó que el primer alimento de las mariposas fue la familia de las Fabaceae, las famosas plantas leguminosas, como las lentejas o los porotos, que tienen frutos en forma de vaina. Y en la actualidad, la mayoría de las especies de mariposas son especialistas que dependen exclusivamente de una sola familia de plantas hospedantes larvarias para su alimentación y desarrollo.  

“Justamente nuestro artículo, gracias al apoyo de la Dra. Mariana Braga, especialista en interacciones planta y hospedador en mariposas, y un trabajo arduo de revisión de plantas hospederas, determinó que el 67% de todas las mariposas del mundo son principalmente especialistas, donde la mayoría resulto preferir a las familias Fabaceae y Poaceae en su dieta durante la etapa larval. Esto implica que las larvas de estas especies dependen exclusivamente de estas familias específicas de plantas para su alimentación y desarrollo. Este tipo de relación estrecha con las plantas hospederas refleja una alta especialización ecológica, donde las mariposas han coevolucionado con sus plantas preferidas, adaptándose a sus características particulares, como los compuestos químicos defensivos de las plantas. Por lo tanto, el otro 32% de las mariposas son generalistas, alimentándose de dos o más familias de plantas, aunque generalmente estas familias están estrechamente relacionadas entre sí”, puntualiza el Dr. Benítez.

Asimismo, la investigación indicó que el primer alimento de las mariposas fue la familia de las Fabaceae, las famosas plantas leguminosas, como las lentejas o los porotos, que tienen frutos en forma de vaina. Y en la actualidad, la mayoría de las especies de mariposas son especialistas que dependen exclusivamente de una sola familia de plantas hospedantes larvarias para su alimentación y desarrollo. 

“Justamente nuestro artículo, gracias al apoyo de la Dra. Mariana Braga, especialista en interacciones planta y hospedador en mariposas, y un trabajo arduo de revisión de plantas hospederas, determinó que el 67% de todas las mariposas del mundo son principalmente especialistas, donde la mayoría resulto preferir a las familias Fabaceae y Poaceae en su dieta durante la etapa larval. Esto implica que las larvas de estas especies dependen exclusivamente de estas familias específicas de plantas para su alimentación y desarrollo. Este tipo de relación estrecha con las plantas hospederas refleja una alta especialización ecológica, donde las mariposas han coevolucionado con sus plantas preferidas, adaptándose a sus características particulares, como los compuestos químicos defensivos de las plantas. Por lo tanto, el otro 32% de las mariposas son generalistas, alimentándose de dos o más familias de plantas, aunque generalmente estas familias están estrechamente relacionadas entre sí”, puntualiza el Dr. Benítez.

Sin duda, las mariposas enfrentaron diversos desafíos en su proceso evolutivo y este camino de adaptaciones les permitió convertirse en el gran grupo diverso que conocemos hoy, principalmente en las zonas tropicales. Como agrega el investigador: “Estos desafíos incluyeron grandes cambios climáticos globales, co-evolución con diferentes plantas hospederas y la necesidad de superar barreras geográficas (grandes montañas) durante su dispersión. Sobrevivieron eventos de extinción masiva, como el K/Pg (extinción masiva del Cretácico-Paleógeno), y desarrollaron adaptaciones para interactuar con otros organismos, incluyendo depredadores y simbiontes. Además, su capacidad para adaptarse a nuevos nichos ecológicos y diversificar sus estrategias defensivas, como el mimetismo, ha sido crucial en su evolución y diversificación actual”.

Mariposas de Chile: Un mundo por descubrir

Como mencionamos anteriormente, actualmente existen aproximadamente 19.500 especies de mariposas en el mundo, y en Chile, se estima que existen alrededor de 200 especies de estos invertebrados alados, representando 5 familias taxonómicas, distribuidas desde Arica hasta Cabo de Hornos, incluyendo el Archipiélago de Juan Fernández y la Isla de Pascua, aunque con menor presencia. “Sin embargo, esta cifra podría ser mayor, ya que los especialistas en biodiversidad de mariposas en Chile son escasos. Es necesario un mayor esfuerzo en la investigación de historia natural para valorar nuestra biodiversidad chilena”, agrega Benítez.

Las mariposas chilenas son especialmente interesantes debido al alto endemismo del país, limitado por nuestra compleja geografía y variadas condiciones medioambientales. Geográficamente, Chile es una isla limitada por el desierto de Atacama en el norte, la cordillera de los Andes al Este, el océano Pacífico por el Oeste y los glaciares hacia el Sur.

Este aislamiento y la adversidad de algunos climas y zonas geográficas ha impedido la penetración de las mariposas tropicales a nuestro país, dando por consecuencia un gran valor ecológico a las 200 especies que sí han logrado habitar aquí. Vale decir que un poco más del 25% de las especies chilenas son endémicas; es decir, no viven en ninguna otra parte del mundo más que en este recóndito lugar del planeta.

“Las mariposas chilenas son especialmente interesantes debido al alto nivel de endemismo del país, limitado por el océano Pacífico y la cordillera de los Andes, convirtiendo a Chile en una isla biogeográfica única. Por ejemplo, la super mariposa Vanessa carye es capaz de migrar más de 15 mil kilómetros ida y vuelta. También contamos con especies impresionantes como Argyrophorus argenteus (nativa Chile-Argentina), cuyo macho es completamente plateado, y la mariposa dorada Argopteron puelmae, endémica de Chile y con colores únicos.  Así como estas tres, tenemos otras especies especiales de mariposas dignas de un nuevo reportaje.  Solo mencionar que Micra Mariposas, donde participo, ha podido aportar con algo de información de divulgación de nuestras amadas mariposas en los últimos años, y cuentan las lenguas que pronto vendrá una nueva edición del libro mariposas de Chile y una nueva guía de mariposas de Micra, esperemos que logremos conseguir fondos para estos sueños”, comenta el investigador.

Lamentablemente, las mariposas hoy enfrentan un delicado presente. Dentro de las numerosas amenazas que han dañado a sus poblaciones, la mayoría son de origen humano. Entre las más importantes se cuenta la introducción en la década de los 70′ de la Véspula germánica o “chaqueta amarilla”, que se ha convertido en el principal depredador de lepidópteros.

Por supuesto, también está la continua destrucción de su hábitat natural debido a la urbanización, la agricultura intensiva, la deforestación, la minería, entre otros, lo que afecta directamente a sus ciclos de vida y distribución geográfica. Por otra parte, encontramos el cambio climático, cuyas señales más evidentes son el aumento de las temperaturas, la aridez y la consecuente modificación de los ecosistemas. Las mariposas han visto desaparecer sus ambientes y condiciones originales, encontrándose fuertemente amenazadas.

Por último, un factor que amenaza gravemente a la supervivencia de las mariposas es el uso intensivo de pesticidas químicos, ya sea en la gran escala del contexto agrícola o a nivel doméstico.

Desafortunadamente, cuando hablamos de las amenazas y de la disminución de las poblaciones de mariposas en Chile, nos quedamos cortos de información, ya que aún faltan estudios que permitan dilucidar la situación actual de las mariposas en el país.

Así lo indica el Dr. Benítez:  “Lamentablemente, estudios que directamente se relacionen con la disminución de la Biodiversidad de mariposas en Chile han sido nulos, sin embargo, el daño en los humedales, la minería, la deforestación han generado perdida de habitat de especies emblemáticas nativas de mariposas, como por ejemplo lo ocurrido por “Quiborax” en el Salar de Surire, con nuestra pequeña Itylos titicaca (una mariposa pequeñita que solo habita en los bofedales del altiplano)”.

Sin duda, las mariposas nativas de Chile todavía son un mundo por descubrir, lleno de incógnitas y secretos ocultos que están esperando salir a la luz.