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🦂 Los artrópodos y el precio de la armadura

Exoesqueleto, apéndices articulados y segmentos fusionados: las tres claves del grupo más exitoso del reino, y la muda que le cuesta.

Tres características, y por qué con ellas se ganó el planeta

Los artrópodos son los insectos, los arácnidos, los crustáceos y los miriápodos. Ya se dijo en el primer tema hasta qué punto dominan el reino: los insectos solos son alrededor de dos terceras partes de todas las especies animales descritas. Tres características explican ese éxito.

La primera es el EXOESQUELETO, una cubierta rígida por fuera del cuerpo hecha sobre todo de quitina. Hace tres trabajos a la vez: protege como una armadura, da anclaje a los músculos por dentro e impermeabiliza, que es lo que permitió a este grupo salir del agua sin secarse. Es la misma clase de problema que resolvió la cutícula de las plantas, y con el mismo tipo de solución.

La segunda son los APÉNDICES articulados, que es lo que significa su nombre: «pies articulados». Un apéndice es cualquier estructura que sale del cuerpo y se articula con él, y aquí está la clave del grupo: todos los apéndices son la misma pieza modificada. Una pata, una antena, una pinza y una parte bucal son variaciones del mismo diseño básico. Por eso el grupo pudo adaptarse a todo: no tuvo que inventar herramientas nuevas, solo modificar la que ya tenía repetida.

La tercera es el cuerpo segmentado con los segmentos FUSIONADOS en bloques, que es la herencia directa de lo que se vio en los anélidos. En un insecto los bloques son tres: cabeza, TÓRAX y ABDOMEN. En una araña o un cangrejo, la cabeza y el tórax están fusionados en uno solo, el CEFALOTÓRAX, y entonces los bloques son dos.

Contar los bloques, de hecho, es la manera más rápida de saber ante qué artrópodo estás, y por eso se pregunta tanto.

  • Exoesqueleto de quitina

    Protege, ancla los músculos e impermeabiliza. Lo último es lo que permitió salir del agua.

  • Apéndices articulados

    Pata, antena, pinza y parte bucal son la misma pieza modificada. Adaptarse salió barato.

  • Segmentos fusionados

    Tres bloques en un insecto; dos en una araña o un cangrejo, con cabeza y tórax en uno.

  • Mandíbulas

    Piezas bucales duras para morder y triturar. Las tienen insectos, crustáceos y miriápodos, pero no los arácnidos.

Dato: La quitina del exoesqueleto es el mismo material con el que están hechas las paredes celulares de los hongos. Dos reinos distintos resolvieron con la misma molécula dos problemas que no se parecen en nada.

La muda: crecer a saltos, y quedar blando

Y aquí está el precio. Un exoesqueleto no se estira: es una armadura rígida y de tamaño fijo. Así que un artrópodo no puede crecer poco a poco como nosotros. Tiene que hacer la MUDA: fabricar una cubierta nueva debajo, romper la vieja, salirse de ella, inflarse antes de que la nueva endurezca y esperar.

La consecuencia hay que verla como una escalera y no como una rampa. Entre muda y muda el animal mide exactamente lo mismo, durante días o semanas; todo su crecimiento de esa etapa ocurre en unas pocas horas. Un artrópodo pasa la mayor parte de su vida sin crecer nada.

Con números: un artrópodo que sale del huevo midiendo 5 mm y gana un 25 % en cada muda mide 29.8 mm después de ocho mudas. Es casi 6 veces su tamaño inicial, y sin embargo el animal solo creció en ocho ratos cortos de toda su vida.

El peligro está en el momento en que se infla. Para estirar la cubierta nueva antes de que endurezca, el animal traga aire o agua y se hincha. Durante esas horas está blando: no puede defenderse bien, apenas se mueve y cualquiera se lo come. Por eso casi todos mudan escondidos.

Un cangrejo de caparazón blando, el que se come entero en algunos platillos, es exactamente eso: un cangrejo capturado en las horas siguientes a su muda, antes de que endurezca.

Crecer con armadura es una escalera, no una rampaEjemplo: sale del huevo con 5 mm y gana 25 % en cada muda. Al final mide 29.8 mm.tamañotiempo →así crece un hueso (rampa)muda 1muda 2muda 3muda 4muda 5muda 6muda 7muda 85 mm29.8 mmTramo plano: días o semanas midiendo EXACTAMENTE lo mismo.El salto: unas horas. Y son las horas en que está blando e indefenso.
Crecer con armadura es una escalera, no una rampa

Una muda, paso por paso

  1. Fabricar la cubierta nueva

    Debajo de la vieja se forma otra, todavía blanda y plegada.

    • La capa de células que hay bajo el exoesqueleto empieza a secretar una cubierta nueva.
    • Esa cubierta se forma arrugada y flexible, porque tiene que caber dentro de la vieja.
    • El animal reabsorbe parte del material de la cubierta vieja para reaprovecharlo.
  2. Romper y salir

    La cubierta vieja se abre y el animal se arrastra fuera de ella.

    • El exoesqueleto viejo se raja por una línea de debilidad, normalmente en el dorso.
    • El animal se saca del interior, incluidas las patas y hasta el forro de las tráqueas.
    • Queda la muda vacía, con la forma completa del animal: eso que uno encuentra pegado a una rama.

    Ojo: Salirse es la parte que más falla. Un animal que se atora en su propia cubierta vieja muere ahí, y no es raro.

  3. Inflarse

    Traga aire o agua para estirar la cubierta nueva antes de que endurezca.

    • El animal se hincha y la cubierta nueva, todavía blanda, se despliega y se estira.
    • El tamaño que alcance ahora será su tamaño hasta la muda siguiente.
    • Todo el crecimiento de la etapa ocurre en este rato, no en las semanas anteriores.

    Ojo: Aquí es donde se ve que el crecimiento es una escalera: el escalón entero se sube en unas horas.

  4. Endurecer y esperar

    La cubierta nueva se endurece mientras el animal está indefenso.

    • La quitina se endurece y, en los crustáceos, se refuerza además con carbonato de calcio.
    • Hasta que eso termina el animal está blando, se mueve mal y no puede defenderse.
    • Por eso casi todos mudan escondidos, y muchos se comen su propia muda para recuperar el material.

Dato: Al mudar, un artrópodo cambia también el forro de sus tráqueas, porque son invaginaciones de la superficie del cuerpo. En la muda vacía que queda pegada a una rama se pueden ver los hilillos blancos de esos tubos: es literalmente el molde de su sistema respiratorio.

Respirar sin sangre, excretar sin agua, hablar sin sonido

Los sistemas internos de un artrópodo terrestre son un catálogo de soluciones para vivir fuera del agua, y cada una tiene su consecuencia.

Para respirar, un insecto no usa pulmones. Usa TRÁQUEAS: un sistema de tubos ramificados que lleva el aire directamente hasta las células, y que se abre al exterior por unos poros llamados ESPIRÁCULOS, que el animal puede cerrar para no perder agua. Los arácnidos tienen además o en su lugar FILOTRÁQUEAS, unas cámaras con láminas apiladas como las hojas de un libro.

La diferencia con un pulmón es la clave de todo, y conviene decirla despacio: un pulmón entrega oxígeno a la sangre y la sangre lo reparte por el cuerpo; una tráquea salta ese paso y lleva el aire hasta el tejido. Por eso su circulación puede permitirse ser abierta y lenta, porque su sangre casi no transporta oxígeno.

Es un sistema rapidísimo y muy eficiente a tamaño pequeño. Y es exactamente lo que impide crecer, porque depende por completo de la superficie disponible y de distancias cortas. El tema de los insectos vuelve sobre esto con la cuenta hecha.

Para excretar, los insectos y los arácnidos usan TÚBULOS DE MALPIGHI, que recogen desechos de la cavidad corporal y los vierten al intestino. Ahí se les extrae casi toda el agua antes de expulsarlos, así que el desecho sale casi seco. No es un detalle: para un animal terrestre y pequeño, perder agua es el riesgo principal, y esa recuperación es la mitad de la razón por la que un insecto puede vivir en un desierto.

Y para comunicarse, muchos usan FEROMONAS: sustancias químicas que se liberan al aire y que otro individuo de la misma especie detecta con sus antenas. Con ellas se marcan caminos, se avisa del peligro, se organiza una colonia y se encuentra pareja a distancias enormes.

Merece la pena verlo como lo que es: un lenguaje químico. El rastro de hormigas que va de tu cocina al jardín es un mensaje escrito en el suelo, y la trampa de feromonas que se usa en agricultura funciona porque el mensaje se puede falsificar.

Tráqueas y pulmones: dos maneras de meter aire
AspectoTráqueas de un insectoPulmones de un vertebrado
Hasta dónde llega el aireHasta las propias células, por tubos ramificadísimosHasta un saco, y de ahí el oxígeno pasa a la sangre
Papel de la sangreCasi ninguno: no necesita transportar oxígenoCentral: sin sangre que lo lleve, el oxígeno no llega a nada
Por dónde entraPor espiráculos que se pueden cerrar para no perder aguaPor la boca y la nariz, con pérdida de agua inevitable
A qué tamaño funcionaMuy bien de pequeño; se vuelve imposible al crecerFunciona en un ratón y en una ballena

Dato: Las trampas de feromonas se usan en la agricultura de verdad: se cuelga en el huerto un difusor con la feromona sexual de la plaga y los machos acuden a una trampa vacía en vez de a una hembra. Es control de plagas sin insecticida, y funciona porque el mensaje químico se puede falsificar.

Basado en: Biggs, Biología, cap. 26 «Los artrópodos», sección 1.