Patrones de coloración en Hymenoptera: su origen, evolución y posible función en miras a la aplicación biomimética

Abstract

El presente estudio proporciona la primera caracterización física y funcional del patrón negro-naranja-negro (BOB) que se encuentra en avispas parasitoides de muy pequeño tamaño (3-10 mm). Aunque se había reportado previamente que la coloración BOB ocurre en himenópteros, especialmente en Scelioninae, los resultados de esta investigación demuestran que este patrón está mucho más extendido de lo que se creía. Este patrón abarca tanto ecto- como endoparasitoides, idiobiontes y koinobiontes, de una diversidad de hospederos, así como también sínfitos fitófagos. Con respecto al tamaño, la coloración BOB parece ser especialmente común (no exclusiva) en himenópteros con una longitud corporal entre 3 y 10 mm. Con respecto a la distribución altitudinal de la coloración BOB, la gran mayoría de especímenes que muestran este patrón de color fueron recolectados debajo de los 2,000 msnm. Finalmente, este patrón de color se encuentra en todas las regiones biogeográficas, aunque con menor frecuencia que en el neotrópico. Para ahondar más en la caracterización de este patrón más allá de la taxonomía y hábitos biológicos, se utilizó la técnica óptica de la microspectrofotometría para generar espectros de reflectancia para ocho géneros de sceliónidos. Estos datos de reflectancia se analizaron mediante análisis univariados y análisis de datos funcionales los cuales demostraron ser superiores al ofrecer una mejor representación de la información física, dado que tienen en cuenta la curva espectrofotométrica completa. Adicionalmente, se implementó el método de componentes espectrales RGB para estudiar el origen del color en los casos en que no es posible dilucidar una composición química directa. En el caso de los géneros estudiados, se descubrió que los componentes espectrales azules del color naranja y negro eran casi idénticos, lo que sugiere que existe un compuesto común para los pigmentos. Se utilizó una correlación entre los valores medios de las características de los componentes de color en un intento de agrupar géneros que muestran valores similares y algunos, pero no todos, son similares a sus posiciones en las filogenias publicadas en la literatura. Profundizando más en la investigación, se propuso realizar análisis nanométricos y micrométricos para investigar las propiedades morfológicas y mecánicas del patrón de color negro-naranja-negro (BOB), lo cual nunca antes había sido estudiado. El objetivo fue explorar las diferencias estructurales y mecánicas en el mesoscoto de cuatro géneros: Baryconus con mesosoma naranja (es decir, patrón BOB) y todo negro, así como Scelio con un mesosoma naranja (es decir, patrón BOB) y todo negro. Los hallazgos más destacados incluyen la ausencia de estructuras multicapa que generan color estructural, un pigmento concentrado en la superficie superior de la epicutícula y sorprendentes diferencias entre los cuatro géneros. Tres de los cuatro géneros mostraron una estructura similar a acordeón en el surco (notaulus), mientras que el mesoscoto adyacente resultó diferente en cada especie. Además, los espectros de componentes de color normalizados para los colores azul, verde y rojo del mesoscoto negro de cada género mostraron la misma dependencia espectral, mientras que el color naranja manifestó pequeños cambios en la longitud de onda dominante, lo cual correlaciona con tonos anaranjados ligeramente diferentes. Finalmente, con el comprender la función del patrón BOB en la naturaleza, L. jemineus (un depredador con una agudeza visual sobresaliente) y 4 géneros Scelionidae (una pequeña avispa conspicua que conforma un estímulo móvil no quiescente) sirvieron como modelos de estudio. Aunque las respuestas de comportamiento fueron bastante variables, dos resultados acuerpan claramente la naturaleza aposemática del patrón de color estudiado: en cinco ocasiones las arañas capturadas en el campo consumieron avispas negras (todas pertenecientes al género Scelio), pero ninguna araña consumió una avispa con coloración BOB y en segundo lugar, las pruebas de toxicidad aguda con Daphnia magna mostraron que las avispas con coloración BOB causaron una mayor mortalidad que las avispas negras, lo que sugiere que las avispas BOB pueden contener compuestos defensivos a diferencia de las avispas negras (lo que explicaría por qué solo se consumieron avispas negras).