A maioria dos insetos passa por algum tipo de processo de transformação durante o seu ciclo de vida para chegar à idade adulta – também conhecida como fase imago – (por exemplo, borboletas). Este processo é chamado metamorfose, embora a sua essência esteja longe da metamorfose realizada pelos anfíbios. Mas, você nunca se perguntou por que eles fazem essa transformação? Quais são o sentido e a origem da metamorfose dos insetos?

Saiba mais sobre os diferentes tipos de metamorfose, a origem e o sentido destas transformações através deste artigo.

Metamorfose é um processo biológico pelo qual os animais se desenvolvem após o nascimento envolvendo enormes transformações e/ou reestruturações anatômicas (tanto fisiológicas como anatômicas) até atingirem a idade adulta.

Existem diferentes grupos de animais que se desenvolvem por este processo, porém a maioria deles não compartilha a origem nem a natureza destas transformações. Assim, enquanto a metamorfose anfíbia ocorre por reorganização de órgãos jovens preexistentes, nos insetos ocorre uma quebra de tecidos e também o aparecimento de aglomerados celulares totalmente novos.

Ecdysis or molting

Primeiro de tudo, devemos falar de molt para compreender a metamorfose dos insetos. O que significa “molting”? E porque é um processo essencial para os insectos e artrópodes como um todo?

Cada animal regenera os seus tecidos externos de alguma forma, ou seja, aqueles tecidos que estão em contacto com o ambiente e que protegem o organismo das pressões externas. Por exemplo, os mamíferos regeneram periodicamente os seus tecidos epidérmicos; muitos répteis derramam frequentemente a sua pele; mas, o que se passa com os artrópodes?

Artrópodes, que incluem os hexapodes (grupo no qual podemos encontrar todos os insectos), estão externamente cobertos por um exoesqueleto mais ou menos duro. Em contraste com outros tecidos animais externos, o exoesqueleto não se destaca progressivamente, e a sua falta de elasticidade restringe o crescimento do organismo. Assim, este elemento torna-se uma barreira que limita o seu tamanho durante o crescimento, e é para isso que têm de o quebrar e deixá-lo afastado para continuar a crescer. Este tipo de moldagem é conhecido como ecdysis, que é típico dos ecdysozoa (artrópodes e nematoda).

Dê uma olhada neste vídeo de uma moldagem de cigarra!:

Todos os hexapodes se metamorfoseiam?

A resposta é NÃO. Entretanto, é necessário ir mais fundo na explicação.

Todos os hexapodes se transformam para crescer, mas nem todos eles passam por mudanças radicais para atingir a idade adulta (quando se tornam capazes de se reproduzir). Assim, podemos dividir os hexapodes em dois grupos principais:

EXAPÓDEOS METÁBOLOS (Sem metamorfose)

Este grupo inclui os hexapodes tradicionalmente conhecidos como Apterygota ou hexapodes sem asas (hexapodes não insectos -proturanos, dipluranos e colembolas- e insectos sem asas como Zygentoma ou também conhecidos como Thysanura -e.g. Silverfishes ou Lepisma-) e Pterygota ou insectos alados que sofreram uma perda secundária das suas asas.

Desde que não tenham asas em nenhum momento do seu ciclo de vida, as fases de juventude deste tipo de hexapodes quase não têm diferenças em relação aos adultos. Assim, o desenvolvimento da juventude é simples e eles não sofrem grandes mudanças para adquirir o físico adulto; ou seja, não há metamorfose em nenhum momento do seu ciclo de vida. Este tipo de desenvolvimento também é conhecido como desenvolvimento direto.

Hexapodesmetabolos podem moltar dezenas de vezes ao longo de seu desenvolvimento (e.g. 50 vezes em peixes prateados, mais ou menos), mesmo quando se tornam sexualmente maduros.

INSECTS THAT METAMORPHOSE

Este grupo inclui insectos Pterygota ou insectos alados (excepto os que perderam as asas secundariamente).

Em contraste com as explicadas acima, as fases juvenis dos insectos metamórficos são muito diferentes das dos adultos; assim, após várias moléstias sucessivas sofrem a sua última mudança, através da qual emerge um adulto alado capaz de se reproduzir. Depois de atingir esta fase, estes insectos tornam-se incapazes de se moltarem novamente.

Tipos de metamorfose nos insectos

Então, apenas os insectos Pterygota sofrem uma verdadeira metamorfose, graças à qual se tornam insectos alados e atingem também a maturidade sexual. Mas nem todos estes insetos realizam o mesmo tipo de mudança.

Existem dois tipos principais de metamorfose: a hemimetabolosa (simples ou incompleta) e a holometabolosa (complexa ou completa). Quais são as suas diferenças?

Metamorfose hemimetabolosa

Metamorfose simples, incompleta ou hemimetabolosa, os insectos jovens passam por várias moléstias sucessivas até atingirem a fase adulta (ou imaginal) sem passar por uma fase de inactividade (pupa) e/ou parar de se alimentarem.

Após eclodir, referimo-nos ao recém-nascido como uma ninfa, que se assemelha um pouco aos adultos (mas ainda não tendo asas nem órgãos sexuais). Normalmente, as fases ninfáceas e as adultas não partilham fontes de alimentação nem habitat, pelo que ocupam nichos ecológicos diferentes; de facto, a maioria das ninfas tem hábitos aquáticos e vão viver em terra depois de atingirem a maturidade (por exemplo, as mayflies).

Neste tipo de metamorfose, as ninfas passam por algumas moléstias sucessivas graças às quais as asas são gradualmente formadas e o seu organismo torna-se maior. Finalmente, as ninfas realizam sua última muda, após a qual emerge o adulto: um organismo alado que é capaz de se reproduzir.

Dê uma olhada neste esquema que resume este processo:

Estes insectos também são chamados Exopterygota (do latim exo- = “exterior” + pteron = “asas”), porque nestes organismos as asas são progressiva e visivelmente formadas na parte exterior do seu corpo.

Metamorfose holometabólica

Em termos gerais, é considerada a metamorfose mais radical dos insectos e também provavelmente a transformação mais conhecida por todos nós. O exemplo mais famoso é o dos lepidópteros (borboletas e traças); mas também há mais insectos holometabólicos, como os coleópteros (besouros), os himenópteros (abelhas, vespas e formigas) e os dípteros (moscas e mosquitos).

Na metamorfose complexa, completa ou holometabólica, os insectos nascem como larvas, ou seja, uma fase prematura que não se assemelha nem anatomicamente nem fisiologicamente ao adulto. Além disso, não partilham fontes de alimentação nem habitat, como é o caso dos organismos hemimetabolos. Como nos insetos hemimetabolos, essas larvas passam por moléstias sucessivas até atingirem o tamanho suficiente para sofrerem a metamorfose, quando realizam sua última molta.

Após o seu último estágio larvar, as larvas entram num estágio de inactividade, momento em que deixam de se alimentar e permanecem imóveis. Esta fase é conhecida como fase de pupa (quando se tornam uma pupa ou uma crisálida em borboletas). Normalmente, as larvas começam a assemelhar-se aos adultos no final desta fase devido às modificações anatómicas que ocorrem e também ao aparecimento de novos órgãos e tecidos.

Após o processo de transformação terminar, os organismos deixam esse estado imóvel e adquirem a sua forma adulta que tem asas e está totalmente madura.

Em resumo, o esquema deste processo poderia ser:

Em contraste com os insectos hemimetabolos, o aparecimento de asas em organismos holometabolos ocorre dentro do seu corpo e torna-se visível apenas no final da fase de pupa. Por esta razão, também são conhecidos como Endopterygota (do latim endo-= “dentro” + pteron=”asas”).

Origina e função da metamorfose dos insetos

Origina: o registro fóssil

Insetos são, como discutimos em artigos anteriores, um dos animais com maior sucesso evolutivo. Entre 40%-60% de todas as espécies de insetos são holometabolos (metamorfose completa), devido ao que deduzimos que a metamorfose holometabolosa foi selecionada positivamente durante a evolução deste grupo. De fato, registros fósseis sugerem que este tipo de metamorfose apareceu apenas uma vez, então todos os insetos holometabolos derivam do mesmo ancestral.

De acordo com estes dados, insetos sem asas ou antigos Apterygota e insetos com asas iniciais eram ametabólicos. Então, todos os insetos alados começaram a desenvolver algum tipo de metamorfose hemimetabolosa durante o Carbonífero e o Permiano (300 Ma). Finalmente, os primeiros insetos considerados como holometabólicos apareceram durante o período Permiano (280 Ma).

Qual poderia ser a razão desta seleção positiva?

Nos últimos parágrafos, falamos sobre as diferentes fontes de alimentação e habitats tanto de jovens como de adultos. O facto de diferentes fases de vida de um mesmo animal explorarem recursos diferentes poderia impedir a competição intra-específica (ou seja, a competição por recursos entre organismos da mesma espécie). Este fato significaria uma grande vantagem para estes organismos, de modo que o desenvolvimento holometabólico, que se caracteriza por estar dividido em fases muito diferentes, poderia ter tido mais sucesso que o hemimetabólico ou o ametabólico.

Assim, podemos dizer que o principal sentido funcional da metamorfose poderia ser minimizar a competição intra-específica por recursos. Mas ainda há mais: quanto mais especializados são os diferentes estágios de um inseto, maior seria a chance de explorar mais e melhor os recursos. Por exemplo, nas formas parasitárias, as diferenças entre os diferentes estágios tendem a ser enormes, pois as situações difíceis que eles têm que enfrentar exigem uma especialização específica em cada momento do ciclo de vida.

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Então, da mesma forma que o aparecimento das asas promoveu a expansão e diversificação dos insectos a nível mundial, a metamorfose poderia ter actuado como um motor de diversificação ao aumentar a capacidade de explorar mais e melhores recursos.

• Notas do assunto “Zoologia Avançada” tiradas durante os meus estudos de Biologia na Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).
• Bellés X. (2009). “Origem e Evolução da Metamorfose dos Insectos”. Instituto de Biología Evolutiva (CSIC-UPF), Barcelona.
• Jordán Montés F. (2013). “El universo de los insectos”. Mundi-Prensa Libros, Madrid.
• Los Insectos. Reprodução e Metamorfose (asturnatura.com).

Fotos principais de Steve Greer Photography.