Cambio de color: ¿Cómo afecta el cambio climático en la reproducción de los insectos?

En algunos lugares del mundo, los inviernos son cada vez más fríos y lluviosos, mientras que los veranos se han vuelto en extremo calurosos. En otras localidades sucede todo lo contrario. De acuerdo con la ciencia, este cambio en las temperaturas es la consecuencia más visible y obvia del cambio climático, pero existen algunas otras que no han sido tan estudiadas y que son apenas perceptibles, pero no por ello menos importantes.

Antes de ahondar con mayor profundidad en este tema, primero debemos comprender que el cambio climático abarca todas aquellas modificaciones sufridas en el clima, tales como las precipitaciones (y su intensidad), la temperatura, los niveles de humedad, y la ruta de las tormentas. Estos cambios van asociados de forma directa o indirecta con las actividades humanas, las que serían las responsables de alterar la composición atmosférica mundial.

En este sentido, las temperaturas actuales en el mundo han experimentado un alza importante, alcanzando récords históricos. Es más, se estima que dentro de los próximos 100 años la temperatura media de la superficie terrestre podría llegar a ser 5.8ºC más alta que la actual. Esta variable, junto con el aumento de CO₂ en la atmósfera y de la radiación ultravioleta, influye de forma catastrófica en los ecosistemas naturales y en la biodiversidad.

Un impacto directo de lo anterior es la extinción de especies silvestres. De las más de 163.000 especies de flora y fauna incluidas en la Lista Roja de las Especies Amenazadas de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UIC), 45.300 están bajo amenaza de extinción.

Asimismo, gracias al cambio climático, han proliferado especies invasoras y vectores de forma exponencial. Estas últimas se caracterizan por ser organismos vivos, como es el caso de algunos insectos y artrópodos, que son capaces de transmitir enfermedades de un individuo a otro. Respecto a lo anterior, el cambio climático también ha afectado de otras maneras a los insectos, los que, pese a tener una alta capacidad adaptativa, se han visto enfrentados a múltiples desafíos de sobrevivencia.

«El cambio climático es un conjunto de fenómenos que van ocurriendo en paralelo, no solamente tiene que ver con la temperatura, que es tan solo uno de los componentes, sino que involucra, por ejemplo, el aumento de eventos extremos, como ciclones, huracanes, o el aumento de las lluvias en algunas partes. Ahora, si nos vamos a la parte más conocida, que es el aumento de la temperatura, eso tiene un efecto importante en los insectos, ya que estos dependen de ella para poder desarrollarse y llevar sus actividades», comenta Rodrigo Barahona, Dr. en Ciencias Silvoagropecuarias y Veterinarias, académico del Departamento de Ciencias Biológicas y Biodiversidad de la Universidad de los Lagos.

Cuando las temperaturas son bajas, los insectos se vuelven más inactivos, y cuando son altas, su metabolismo se acelera, así como su ciclo de vida. Del mismo modo, la duración de las estaciones también afecta la de sus ciclos reproductivos y en la migración de algunas especies. Ahora, se suma una problemática más a esta lista: los cambios en su coloración.

«Un aumento de temperatura puede limitar la actividad de los insectos. Cuando aumenta la temperatura, los insectos están más activos, aunque no es que aumente infinitamente, sino que tiene un tope, a eso se le llama temperatura óptima. Cuando la temperatura óptima del insecto se alcanza, el animal está llevando a cabo sus actividades normales. No hay ningún problema, ya que puede dispersarse, buscar alimento, buscar pareja, etcétera. Pero, cuando esa temperatura se rebasa, la actividad del animal disminuye, y ahí solamente se concentra en sobrevivir», explica Barahona.

«Cuando el cambio climático actúa en la temperatura del ambiente, es muy probable que el efecto que tenga es que acorte los períodos de temperatura óptima. Entonces, los animales van a tener mucho menos tiempo para poder desarrollar sus actividades», agrega.

La importancia del color en los insectos

De acuerdo con un reciente estudio publicado en la revista científica Ecology and Evolution, los colores de los insectos son un elemento esencial en su comunicación intraespecífica —señalización sexual— e interespecífica —protección contra los depredadores—, y en procesos fisiológicos, como lo es la termorregulación y la protección contra la radiación ultravioleta (UV).

En este sentido, los insectos, dependiendo de la especie, población y sexo, exhiben colores y patrones corporales determinados. Un ejemplo de esto es la doncella roja y azul (Xanthagrion erythroneurum), caballito del diablo que se caracteriza por experimentar un cambio de coloración, de amarillo a rojo, como indicación de su madurez sexual.

Es así como, la expresión de colores en los insectos se puede asociar con diversos componentes. Uno de ellos es la melanina —uno de los tres grupos de pigmentos más comunes—, la que depende de la temperatura, aunque también se puede ver alterada por reacciones inmunitarias o adaptativas. Por lo mismo, no hay mucho consenso respecto a su relación con el cambio climático. Sin embargo, diversos científicos apuntan a que cuando las temperaturas son más elevadas, los insectos producen menos melanina, lo que los vuelve más claros y brillantes. Esto les permite reflejar la luz y permanecer frescos por más tiempo. Cuando las temperaturas descienden, sucede lo contrario, la pigmentación es más oscura, absorben más calor y se calientan más rápido.

«En condiciones normales, a mayor altitud y latitud, por ejemplo, los morfos de animales suelen ser más oscuros, porque las temperaturas también caen y hay más temporadas frías. Las larvas de muchos insectos, cuando se crían en temperaturas más bajas, desarrollan como respuesta fisiológica más melanina, como un mecanismo para que su versión adulta pueda capturar calor con el cuerpo más oscuro. El calentamiento global lo que hace principalmente es aumentar la temperatura, y eso conlleva que aquellas áreas, donde los morfos más oscuros deberían ser dominantes, estén cambiando, lo que modifica la frecuencia de encontrar esos ejemplares», señala Barahona.

«El color más claro representa obviamente una estrategia fisiológica para que el animal no se sobrecaliente. Si tiene más manchas negras, rayitas, o es más oscuro, va a capturar más calor y, por lo tanto, se va a sobrecalentar más rápido. Las consecuencias pueden ser la muerte del ejemplar, que tenga menos tiempo para poder llevar a cabo sus actividades diarias, o que tenga que buscar sombra de forma continua», agrega.

Algunos ejemplos

A lo largo de los años se han producido diversos registros de este fenómeno en la naturaleza. Un estudio publicado en 2016, postula que las alas de la mariposa de las montañas de Norteamérica (Colias meadii) se han vuelto más claras con el paso del tiempo, producto del aumento en las temperaturas. Sin embargo, este patrón no se repitió en toda su zona de distribución, ya que en el sur de Estados Unidos se registró un aumento del melanismo (exceso de pigmentación oscura) en las mismas condiciones térmicas. Por lo mismo, explicar los mecanismos que impulsan estos patrones, aparentemente dispares, se ha presentado como todo un desafío para la ciencia y, hasta la fecha, no ha surgido una conclusión unificada. Lo que sí es claro, es que estas diferencias en la coloración generan diversas dificultades en el desarrollo de los ciclos reproductivos de los insectos, así como en su camuflaje y alimentación.

«El calentamiento global también tiene un efecto a nivel de relaciones, de cómo se relaciona el macho con la hembra, porque normalmente en los períodos de actividad máxima generan las estrategias sexuales para poder encontrar pareja. La hembra puede generar mayor cantidad de feromonas y el macho debe dispersarse para buscar esas feromonas.  En el caso del color, por ejemplo, algunos machos tienen ciertos colores que atraen más a las hembras. Ese macho, cuando se ve afectado por el calentamiento global, puede cambiar el color, ya sea de forma reversible o irreversible, y obviamente tiene menos posibilidades de encontrar una hembra para poder reproducirse», relata Barahona.

«Muchas de las especies tienen una estrategia de color para poder ahuyentar a sus depredadores. Hay algunos grillos, larvas de mariposas, que tienen, por ejemplo, una especie de ojos en sus alas o en alguna parte del cuerpo. Cuando se ven expuestos al calentamiento global, lo que ocurre es que disminuye la producción de melanina, entonces, el tamaño de estos ojos puede reducirse, y eso puedo volverlos menos intimidantes. Esto tiene un efecto importante en la población por esta mayor tasa de depredación», agrega.

En este sentido, algo muy parecido se registró con las mariquitas de dos manchas (Adalia bipunctata) en 2011, endémicas de Europa, Asia central y América del Norte. Un estudio evidenció que, producto del aumento de la temperatura, en un futuro será cada vez más raro observar mariquitas negras con manchas rojas.

«En la tesis de magíster yo trabajé con chinitas. Las colocamos a diferentes temperaturas, para que los huevos eclosionaran en condiciones distintas. Las larvas de temperaturas más bajas eran más negras, en cambio, las larvas de temperaturas más altas, la pupa era más clara. Entonces, cuando sale el adulto, ya inmediatamente cuenta con un cambio fenotípico», señala Barahona.

Otro ejemplo de este fenómeno son algunas especies de polillas, como es el caso de la polilla del abedul (Biston betularia). De esta especie se obtuvieron datos que lograron evidenciar que, durante la revolución industrial, se registró un dramático aumento en la población de los individuos más claros, a diferencia de aquellos con mayor pigmentación oscura. Este cambio fue atribuido principalmente a la contaminación ambiental de la época, influenciada por los cambios en la temperatura y otros factores asociados.

Del mismo modo, una investigación realizada sobre chinches emboscadoras (Phymata americana) demostró que la interacción entre la temperatura ambiente y la melanización afectó el resultado de la competencia por conseguir pareja. Las chinches macho con patrones de color relativamente más oscuros tuvieron mayor éxito en la búsqueda de pareja en temperaturas ambientales frías.

Los escarabajos también se han visto afectados por el cambio climático. El escarabajo rinoceronte japonés (Allomyrina dichotoma) es uno de ellos. Un trabajo de investigación observó que en los machos de esta especie se produjeron alteraciones, producto de los cambios en la temperatura, en el crecimiento de sus “cuernos” y en la producción de melanina.

En esta línea, en Chile se logró el registro de una especie de escarabajo con melanismo, aunque en los estudios realizados no se indagó en los factores causantes de esta mutación.

«El ejemplar de Conognatha viridiventris lo encontré en 2021, en las faldas del volcán Villarrica. Estaba en un arbusto de chaura. Este escarabajo, que generalmente es amarillo con tonos medios azules, sobresalía al ser 100% negro. No tenía ni un pigmento amarillo en su cuerpo. Lo primero que pensé fue que había descubierto una nueva especie, pero en realidad era algo mucho más raro, un insecto con melanismo. Esto no es tan extraño en los mamíferos, por ejemplo, la pantera negra es un jaguar con melanismo, pero en insectos es extremadamente raro», comenta Cristóbal Sprätz, ingeniero comercial y bichólogo.

«Este es el único registro que hay, para la especie, de un ejemplar completamente ennegrecido. En todas las colecciones de entomólogos y universidades no hay ninguna Conognatha viridiventris que sea melánica. Entre las ventajas, se destaca que se calienta más rápido, porque su cuerpo es 100% negro, por lo que atraen más el sol. Entonces, pueden empezar a volar, a movilizarse, polinizar, y alimentarse antes. Ahora, no sabemos si ese gen de melanismo se traslada a la siguiente generación, tampoco se sabe si es porque el macho y la hembra que fecundaron a este espécimen también eran melánicos, o si fue melánico porque algo pasó cuando era larva, por un factor externo. Ahí es donde entra la pregunta de si será por el cambio climático o tiene que ver más por un tema de genética», agrega.

Otro de sus descubrimientos fue un grillo rosado, es decir, con exceso de pigmento rojo en vez de negro, a diferencia de los otros casos presentados hasta ahora. En este caso las causas pudieron ser diversas, como una dieta rica en pigmentos de este tipo, la presencia de parásitos que afectaron su color, o incluso por la variación en la temperatura, como forma de regulación corporal o como una respuesta al estrés ambiental.

«Estaba en un taller de insectos, en la entrada de Villarrica, en el puente, cuando una niñita me dice que pilló un grillo rosado, era un rosado fucsia. Esta mutación, llamada eritrismo (exceso de pigmentación roja), presenta una desventaja para el ejemplar. Aquí el grillo no se va a calentar antes, no va a traer a otras parejas, sino que simplemente se va a ver mejor y, por lo tanto, se va a camuflar peor en el ambiente», explica Sprätz.