Las moscas verdes usan su saliva para refrescarse

Los insectos lanzan gotas del líquido hacia fuera de su aparato bucal varias veces y luego las recogen para promover su evaporación y enfriar su temperatura corporal, según un estudio realizado por científicos brasileños

Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Cuando la temperatura del ambiente donde está la mosca verde (Chrysomya megacephala) es alta, este insecto suele exhibir un comportamiento mediante el cual impulsa una gota de saliva hacia fuera de su aparato bucal para luego recogerla en reiteradas ocasiones antes de tragársela.

Científicos del Instituto de Física de São Carlos de la Universidad de São Paulo (IFSC-USP), en colaboración con pares del Instituto de Biociencias de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), en su campus de la localidad de Rio Claro, en Brasil, constataron que este comportamiento de las moscas verdes las ayuda a refrescar la temperatura de sus cuerpos. El movimiento de las gotas de saliva que ejecutan las moscas en una secuencia de ciclos hace posible la pérdida de calor de las gotas, debido a la evaporación del agua. La ingestión de dichas gotas más frescas enfría la temperatura de partes importantes del cuerpo de los insectos, tales como los músculos del vuelo y el cerebro.  

Este descubrimiento, realizado durante el posdoctorado del investigador Guilherme Gomes en el IFSC-USP –con beca de la FAPESP– y en el marco de un proyecto a cargo de científicos de la Unesp de Rio Claro también con apoyo de la Fundación, salió publicado en la revista Scientific Reports.

“Observamos que este comportamiento de las moscas verdes denominado bubbling les permite enfriar considerablemente la temperatura de sus cuerpos”, declaró Gomes a Agência FAPESP.

Los investigadores registraron con una cámara termográfica las actividades de moscas verdes adultas mantenidas en una cámara climática, sellada y con aislamiento térmico, en el transcurso de varios días. Las imágenes obtenidas con una cámara capaz de detectar la radiación infrarroja emitida en función de la temperatura permitieron medir la temperatura corporal superficial de los insectos en distintos horarios y en diferentes condiciones de temperatura y de humedad.

“La cámara termográfica permite efectuar un seguimiento de las variaciones de la temperatura superficial que ocurren en un corto lapso de tiempo, de segundos”, explicó Denis Otávio Vieira de Andrade, docente de la Unesp de Rio Claro y uno de los autores del estudio.

Los registros de las actividades de las moscas verdes revelaron que estos insectos ejecutan ciclos secuenciales de movimiento de pequeñas gotas del fluido hacia dentro y fuera de su aparato bucofaríngeo –entre una y 15 veces– en cuestión de segundos antes de tragárselas. Los análisis de las imágenes mediante termografía infrarroja revelaron que la repetición de este ciclo hace que las gotas se enfríen hasta 8 °C con relación a la temperatura ambiente en tan sólo 15 segundos.

La ingestión de estas gotitas enfriadas disminuye la temperatura de la cabeza, el tórax y el abdomen de las moscas en 1 °C, 0,5 °C y 0,2 °C respectivamente. Y a medida que se repite el ciclo, la temperatura de estas importantes partes del cuerpo de los insectos disminuye 3 °C, 1,6 °C y 0,8 °C respectivamente, según constaron los investigadores.

“Cuando la mosca mueve ese fluido de la gota más frío hacia dentro de su aparato bucal, logra disminuir la temperatura de su cabeza en primer lugar, posteriormente la del tórax y por último la del abdomen”, explicó Gomes.

En el video puede verse el comportamiento de bubbling que ejecuta la mosca verde para enfriarse (video: Guilherme Gomes/ IFSC-USP) 

La variación de frecuencia

Los investigadores también observaron que este comportamiento de bubbling de la mosca verde a los efectos de promover el enfriamiento por evaporación varía de acuerdo con la temperatura del ambiente, la humedad, el nivel de actividad y la producción de calor. 

A temperaturas inferiores a 25 °C, por ejemplo, cuando el insecto está sumamente activo y la acción de volar requiere que los músculos utilizados a tal fin se calienten para funcionar bien, la mosca no exhibe este comportamiento, toda vez que experimentaría con una disminución indeseable de la temperatura corporal.

En tanto, a temperaturas entre 25 °C y 30 °C, las moscas verdes aumentan la frecuencia del mismo con el objetivo de disipar el calor. Sin embargo, cuando la humedad del aire es superior al 80%, este mecanismo pierde eficacia y las moscas dejan de tragarse las gotas, según observaron los investigadores.

“Durante un día muy caluroso, con la humedad relativa del ambiente situada entre el 60% y el 70%, este comportamiento es eficiente para que las moscas verdes enfríen partes y tejidos importantes de sus cuerpos. En tanto, cuando la humedad se eleva a más del 80%, los insectos, pese a que aún exhiben esta acción, terminan por expelir las gotas, quizá porque la misma pierde su eficiencia para promover el enfriamiento”, estimó Gomes.

Las moscas verdes también exhiben más intensamente este comportamiento de burbujeo para bajar la temperatura corporal por las noches, especialmente cuando la temperatura es alta, según constataron los investigadores.

“Estos insectos reducen entre 2 °C y 3 °C la temperatura corporal durante ocho horas por las noches, y repiten este comportamiento cada 30 ó 60 minutos”, afirmó Gomes.

El aumento de la frecuencia de esta conducta durante las noches es probablemente ventajoso para los insectos porque la disminución de su temperatura corporal desacelera su metabolismo y, por consiguiente, los ayuda a ahorrar energía durante ese lapso de tiempo. Otros ejemplos de animales que utilizan una estrategia similar son algunas especies de colibríes y murciélagos, que entran en estado de entumecimiento cuando se encuentran al oscuro, reduciendo así su temperatura corporal para ahorrar energía durante un período en el cual no tienen acceso al alimento, compararon los investigadores. 

“Si las moscas mantuviesen su temperatura corporal alta durante la noche, estarían demasiado activas metabólicamente y gastarían una mayor cantidad de sus reservas energéticas. Al enfriar fundamentalmente su cabeza, los insectos podrían reducir el costo del procesamiento de la visión y el de tejidos altamente energéticos como los del cerebro”, dijo Gomes.

Video termográfico con imágenes del comportamiento de bubbling de la mosca verde (video: Guilherme Gomes/ IFSC-USP)

La eficiencia del vuelo

Las pequeñas gotas que proyectan y retraen las moscas verdes para bajar su temperatura corporal están compuestas por una mezcla de enzimas producidas en las glándulas salivales –antimicrobianos asociados al intestino anterior– y sustancias de alimentos que los insectos ingirieron.

Para alimentarse, las moscas verdes arrojan saliva sobre los alimentos y posteriormente succionan la mezcla compuesta por el sustrato alimentario, por su propia saliva y por enzimas provenientes de las glándulas salivales. Al posarse en otro sitio y repetir este comportamiento, los insectos terminan dispersando pequeñas gotas de esta mezcla y pueden transmitir enfermedades.

Durante los primeros estudios sobre el comportamiento de burbujeo de las moscas verdes se asoció la evaporación del agua de esta mezcla con una estrategia de los insectos tendiente a disminuir el peso de sus nutrientes para ganar en levedad a la hora del vuelo, toda vez que cuanto más materia inerte en forma de agua cargan, más pesados quedan y mayor será el gasto a la hora de desplazarse.   

“La evolución de las moscas verdes hizo posible que el mecanismo de burbujeo asociase dos funciones primordiales para estos insectos: la de disminución del gasto energético durante el vuelo, al reducir el peso de la materia inerte, y la función termorregulatoria, para mantener la temperatura corporal en su punto ideal, que es un mecanismo basado parcialmente en los mismos principios físicos observados en la transpiración de los humanos y en el jadeo de los perros”, comparó Gomes.

Con los datos obtenidos con base en los experimentos, los científicos construyeron un modelo matemático destinado a comprender y describir el proceso de evaporación de las pequeñas gotas de saliva y calcular cuál es el límite de diámetro de las mismas para evaporar agua rápidamente. 

“Lo que hicimos fue aplicar los principios básicos de conservación de la energía a este caso con el fin de modelar la dinámica de transferencia de calor durante este comportamiento”, dice el físico Roland Köberle, docente del IFSC-USP y coautor del estudio.

Puede leerse el artículo intitulado Droplet bubbling evaporatively cools a blowfly (doi: 10.1038/s41598-018-23670-2), de Guilherme Gomes, Roland Köberle, Claudio J. Von Zuben y Denis V. Andrade, en la revista Scientific Reports, en el siguiente enlace: nature.com/articles/doi:10.1038/s41598-018-23670-2.