video: Because leaf-footed bugs lose their legs, it is possible to calculate the hidden cost of maintaining a weapon. view more
Credit: Chris A. Johns and the Smithsonian Tropical Research Institute
Las defensas de los animales como las cornamentas, los colmillos y las extremidades especializadas para combatir, requieren un gran gasto energético para producirse, pero su mantenimiento puede costar aún más. Debido a que el insecto Leptoscelis tricolor es capáz de desprender sus grandes extremidades traseras, utilizadas como armas en batallas entre machos, los científicos que trabajan en el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI) en Panamá podrían medir el uso de energía de insectos vivos - con y sin patas traseras - para calcular el verdadero costo energético de mantener estas estructuras de defensa.
Los animales salvajes pueden gastar hasta 30 y 40 por ciento de energía mientras están en reposo. "Los atletas humanos a menudo queman más calorías durante períodos de descanso relativamente largos que durante el ejercicio físico en sí", comentó Ummat Somjee, quien realizó este estudio como parte de su tesis de doctorado en la Universidad de Florida en el laboratorio de la coautora Christine Miller, además de ser un becario postdoctoral Tupper en STRI. "Calculamos el costo metabólico de mantener las patas traseras grandes en un Leptoscelis tricolor y encontramos que los machos invierten más en mantener sus estructuras de defensa que las hembras", comentó Somjee. "Los machos grandes gastan relativamente menos energía en sus defensas que los machos más pequeños". Los resultados se publicaron en línea en Proceedings of the Royal Society B.
Los machos de Leptoscelis tricolor, quienes se alimentan del nectar y la fruta de la heliconia, tienen patas traseras cubierta de estructuras espinosas. Estas patas son más grandes que las de las hembras y sirven como "armas" en duelos entre machos.
"Al diseccionar las patas y teñir el tejido, demostramos que el duro exoesqueleto de estos insectos está lleno de tejido muscular metabólicamente activo", comentó Meghan Duell, estudiante de doctorado en la Universidad Estatal de Arizona y coautora. "Nos dimos cuenta de que debido a que estos insectos se desprendían de sus patas traseras cuando mudaban o quedaban atrapados, simplemente podíamos medir las tasas de producción de dióxido de carbono antes y después de que un insecto se desprendiera de una pierna y determinar cuánta energía se gastaba en mantenerla".
El equipo descubrió que la tasa metabólica en reposo de los insectos con una sola pierna se redujo en casi una cuarta parte del total (23.5 por ciento) en los machos y 7.9 por ciento en las hembras. Los machos de peso pesado tuvieron menos caída en la tasa metabólica por gramo de pierna perdida, lo que indica que el precio de un arma grande es energéticamente más bajo para estos insectos que para los machos de peso ligero.
Los ciervos más grandes desarrollan astas especialmente enormes para su tamaño corporal y los elefantes más grandes tienen colmillos relativamente más pesados que los individuos más pequeños, pero no se sabe qué costo energético tienen tales estructuras en la mayoría de los organismos. "Los costos metabólicos como estos podrían ser importantes para moldear la evolución de estas estructuras diversas", comentó Somjee.
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Los fondos para el estudio fueron proporcionados por la University of Florida Graduate Student Fellowship, una beca STRI a corto plazo, la beca Rosemary del Society for the Study of Evolution y una beca de la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos.
El Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales, en ciudad de Panamá, Panamá, es una unidad de la Institución Smithsonian. El Instituto promueve la comprensión de la naturaleza tropical y su importancia para el bienestar de la humanidad, capacita estudiantes para llevar a cabo investigaciones en los trópicos, y fomenta la conservación mediante la concienciación pública sobre la belleza e importancia de los ecosistemas tropicales. Sitio web: http://www.stri.si.edu. Video Promocional: https://www.youtube.com/watch?v=M9JDSIwBegk
Referencia: Somjee, U., Woods, A., Duell, M., and Miller, C.W. 2018 The hidden cost of sexually selected traits: the metabolic expense of maintaining a sexually-selected weapon. Proc. Roy. Soc. B 20181685. http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2018.1685