APARATO DIGESTIVO

En los animales, la función primordial del aparato digestivo consiste en transformar los alimentos en moléculas utilizables por las células del cuerpo para mantener su actividad vital.

Dentro de las moléculas necesarias para el metabolismo celular, que, por tanto, deben ser incorporadas al organismo, se encuentran moléculas carbonadas (hidratos de carbono y lípidos), moléculas nitrogenadas (proteínas), sales minerales, vitaminas y agua.

La función digestiva requiere de un proceso de captura e ingestión, para el que los insectos han desarrollado sistemas muy diversos, con gran variedad de modificaciones en sus piezas bucales. Esto les permite disponer de prácticamente cualquier tipo de alimento, en el caso de piezas bucales muy polivalentes, de insectos “generalistas” o especializarse en un tipo determinado de alimento, en el caso de los insectos “especialistas”.

En la transformación posterior de estos alimentos en moléculas sencillas, y la absorción y transporte de éstas hacia el medio interno, está directamente implicado el aparato digestivo, que, entre los insectos, presenta una elevada homogeneidad en cuanto a su complejidad y a las estructuras que lo componen.

ESTRUCTURA GENERAL Y FUNCIONAMIENTO

En los insectos, como en el resto de los artrópodos, el aparato digestivo es largo y recto, y consta de tres partes:

• Estomodeo. Parte anterior que deriva del endodermo.

• Mesentéreon. Parte media.

• Proctodeo. Parte posterior. Formada por íleon, colon y recto.

Asociadas con los apéndices bucales están las glándulas salivares, encargadas de reblandecer el alimento sólido, y en algunas especies que contienen enzimas, de iniciar la digestión química. En su región media, el tubo digestivo puede:

• Estar recubierto de una membrana quitinosa, la membrana peritrófica. Esta membrana es secretada por las células epiteliales que componen el mesentéreon en su parte más interna.

• Englobar el alimento sólido con fragmentos suelto de esta membrana, mientras atraviesan el tubo.

 Las funciones de esta membrana son :

• Proteger al epitelio de los daños abrasivos producidos por la digestión química.

• Proteger contra la acción de patógenos.

• Favorecer el paso del alimento hacia el proctodeo. En muchas especies esta membrana peritrófica se proyecta también hacia la parte posterior del tubo, donde engloba las heces.

Los insectos han desarrollado diferentes estructuras especializadas de acuerdo con la gran variedad de hábitos alimenticios que poseen. La estructura típica es aquella en la que el la parte anterior del aparato está formada por faringe, esófago, buche (lugar de almacenamiento) y proventrículo. El proventrículo regula el paso del alimento en la parte media del digestivo y lo hace, bien a través de una válvula que fuerza el paso de alimentos semilíquidos en el caso de los insectos suctores, o bien mediante un órgano denominado molleja. Este órgano tritura los trozos de alimento grueso ingerido por los insectos masticadores. En su interior, la molleja posee fuertes dientes y superficies molientes que son frotadas entre sí por potentes músculos.

Entre la zona anterior y media del tubo, existen unas evaginaciones que forman los ciegos gástricos, cuya función es la de incrementar la superficie de digestión y absorción del alimento. En algunos insectos, la presencia de microorganismos (bacterias y protozoos) en los ciegos gástricos facilita relaciones de mutualismo.

Ya en la zona posterior del tubo digestivo, se regula la composición de las heces, y se absorbe aún algún nutriente. Es aquí donde ciertos insectos que se alimentan de madera (termitas, etc), digieren la celulosa gracias a las enzimas que producen los protozoos y las bacterias que habitan en esta parte del tubo digestivo. Además, en la mayoría de los insectos, en el proctodeo se abren los túbulos de Malphigi, implicados en la excrección y la osmoregulación.

Por último, hay que mencionar que en el hemocele de algunos insectos se localizan cuerpos grasos, cuya función es la de almacenar sustancias de reserva, en especial glucógeno; muchos insectos no se alimentan en su estado adulto, y lo hacen exclusivamente en estado larvario o juvenil, a partir de las sustancias almacenadas en estas estructuras.

APARATO EXCRETOR

Al igual que en el resto de los animales, el metabolismo celular de los insectos genera una serie de productos de desecho, en su mayoría derivados nitrogenados, cuya su eliminación es esencial debido a su elevada toxicidad. Por ello, deben ser expulsados al exterior, ya sea directamente o disueltos en la hemolinfa, que los transporta hasta los órganos excretores especializados. Estos órganos se encargan de extraer los desechos del líquido circulante y de expulsarlos al exterior.

Los insectos son organismos amoniotélicos, ya que expulsan los productos nitrogenados en forma de sales amónicas. Este sistema de excreción es típico de los invertebrados y animales acuáticos, que disponen de gran cantidad de agua para diluir los desechos y expulsarlos con rapidez.

OSMORREGULACIÓN Y EQUILIBRIO IÓNICO

La excreción implica que los elementos a expulsar provienen del metabolismo celular y se diferencia de la defecación sensu estricto, que es sólo un proceso físico de expulsión del alimento después de viajar desde la boca hasta el ano.

Los insectos defecan, en forma líquida o a modo de pequeñas estructuras secas que contienen restos de comida no digerida y metabolitos de la excreción.

El sistema excretor es un lugar de potencial pérdida de agua, ya que inicialmente los productos de desecho se eliminan disueltos. Este problema se combina en los insectos terrestres con el del tamaño. Al ser pequeños, su relación superficie-volumen es grande, por lo que aumenta el riesgo de perder agua. Si hablamos de los insectos voladores la amenaza es aún mayor, ya que el vuelo es el medio de locomoción que demanda más actividad metabólica y, por tanto, produce más desechos que han de ser eliminados.

Esta pérdida de agua facilita también la eliminación de determinados iones disueltos en ella, como K+, Cl-, etc, que son esenciales para el organismo. Es por esto que antes de la eliminación de los desechos, debe producirse una reabsorción selectiva de los elementos importantes. La producción final de orina en los insectos se produce gracias a la consecución de dos procesos íntimamente relacionados: excreción y osmorregulación.

El problema de la conservación de agua, y la existencia de diferentes ambientes (acuático, terrestre, etc) han forzado que, a lo largo de la evolución, se seleccionen nuevas estructuras (diferentes en función de la presión selectiva ejercida por el ambiente en cada caso) para la eliminación de los productos de desecho metabólicos.

LOS TUBOS DE MALPHIGI

Los organismos terrestres solventan el problema de la pérdida de agua gracias a los tubos de Malphigi (o Malpigio). Se trata de unas expansiones de la parte media posterior del tubo digestivo, tubulares y ramificadas. Éstas, cuelgan hacia el interior de la cavidad del cuerpo de los hexápodos (hemocele), de modo que los extremos distales cerrados quedan en la cavidad y entre los órganos del insecto.

Como los insectos no tienen una presión del líquido circulatorio (hemolinfa) lo suficientemente alta para llevar a cabo una filtración típica, se utilizan procesos osmóticos para lograr los mismos resultados.

De forma resumida, el funcionamiento del tubo de Malphigi es el siguiente:

1. Muchos iones, especialmente el K+, entran desde la hemolinfa al interior de los tubos por transporte activo, en contra de gradiente.

2. Este gradiente osmótico que se mantiene permite la entrada de forma pasiva de agua y otros solutos (azúcares y la mayoría de los aminoácidos) disueltos desde la hemolinfa a los tubos y de ahí al interior del tubo digestivo.

3. Una vez dentro, el agua y las moléculas valiosas (Cl-, azúcares, etc) son reabsorbidas de manera selectiva atravesando la fina pared de células del tubo, de nuevo hacia la hemolinfa. El resto de los solutos (sustancias orgánicas no metabolizadas) se mezclan dentro del tubo con los que provienen de la digestión.

4. La reabsorción de las moléculas indispensables para el organismo se lleva a cabo por células especiales presentes en zonas engrosadas del recto, denominadas glándulas rectales.

ELIMINACIÓN DE PRODUCTOS NITROGENADOS

El nitrógeno procedente de la ingestión de proteínas y su posterior digestión, produce en los insectos gran cantidad de desechos nitrogenados que, de acumularse, serían tóxicos para el organismo. Por ello, los insectos acuáticos excretan grandes cantidades de amonio, mientras que los terrestres eliminan generalmente ácido úrico y/o sales derivadas (uratos), combinadas con urea, pteridinas, algunos aminoácidos, etc.

Los distintos métodos de eliminación, están íntimamente relacionados con la necesidad de agua que requiere cada molécula nitrogenada para su eliminación. Así, el amonio es relativamente tóxico y puede ser excretado en dilución acuosa o volatilizado a través de la cutícula. La urea es menos tóxica pero más soluble, por lo que requiere mayor cantidad de agua para su eliminación. Por el contrario, el ácido úrico y los uratos requieren menos cantidad de agua para su síntesis y eliminación, no son tóxicos, y pueden ser excretados en medio seco, sin causar problemas osmóticos en el organismo.