23.6: Osmorregulación en insectos

Los túbulos de Malpighi son estructuras especializadas que se encuentran en los sistemas digestivos de muchos artrópodos, incluida la mayoría de los insectos, que se encargan de la excreción y la osmorregulación. Los túbulos suelen estar dispuestos en pares y tienen una estructura contorneada que aumenta su superficie.

Los túbulos de Malpighi se extienden desde el tracto digestivo, típicamente el área entre el intestino medio y el intestino posterior, hasta la hemolinfa, una mezcla de sangre y líquido intersticial que se encuentra en insectos y otros artrópodos, así como en la mayoría de los moluscos.

A diferencia de otros sistemas excretores, los procesos excretores de los túbulos de Malpighi carecen de un paso de filtración. Los desechos metabólicos, como el ácido úrico, se difunden hacia los túbulos desde la hemolinfa.

Los túbulos están revestidos por una capa de epitelios de transporte. Estas células epiteliales especializadas contienen bombas que transportan activamente iones, como sodio (Na⁺) y potasio (K⁺), desde la hemolinfa al interior del túbulo, llamado luz. La ósmosis permite que el agua siga pasivamente a los iones hacia los túbulos.

Desde la luz del túbulo, el agua, los iones y los desechos viajan desde el intestino hasta el recto. Pequeñas microvellosidades que sobresalen y recubren el interior de los túbulos ayudan a maximizar el acoplamiento soluto-agua y la propulsión de cristales de ácido úrico a través de los túbulos.

En el recto, glándulas especializadas bombean muchos de los iones de regreso a la hemolinfa. La ósmosis nuevamente permite que el agua siga pasivamente a los iones de regreso a la hemolinfa. Los desechos nitrogenados restantes, que consisten principalmente en ácido úrico concentrado, pueden excretarse por el recto en forma de pasta o polvo, junto con las heces. Este sistema de reciclaje de agua y iones permite eficazmente al animal conservar agua en ambientes deshidratantes como los desiertos.

El número de túbulos de Malpighi varía según la especie, la etapa de desarrollo e incluso el individuo. Por ejemplo, las hormigas obreras de las especies Crematogaster lineolata y Myrmicina americana tienen alrededor de 5 túbulos de Malpighi, aunque las langostas del desierto (Schistocerca gregaria) tienen alrededor de 250.

- [Narrador] Los insectos habitan

en todos los continentes de la Tierra

y se encuentran en prácticamente todos los hábitats,

incluso en el frío de la Antártida.

Entre las muchas adaptaciones necesarias

para sobrevivir en hábitats tan diversos,

los insectos a menudo

deben ser resistentes a la deshidratación.

La osmorregulación es una de las muchas adaptaciones

que permiten la tolerancia a los ambientes secos.

Permite que los insectos retengan suficiente agua

para mantenerse hidratados y, como las aves,

excretan residuos pastosos o sólidos.

Los tractos digestivos de la mayoría de los insectos

incluyen los túbulos malpighianos que se extienden desde

el intestino hasta la hemolinfa,

el equivalente en insectos de la sangre.

Los productos de desecho, como el ácido úrico,

pasan de la hemolinfa a los túbulos malpighianos.

Los túbulos están revestidos con células

que contienen bombas de intercambio molecular,

que absorben iones, como el sodio y el potasio,

que se transportan a los túbulos.

El aumento de la concentración de iones hace que el agua

siga pasivamente los iones en los túbulos

a través de la ósmosis.

Desde la cavidad interna del túbulo o lumen,

los desechos, el agua y los iones viajan al recto.

Aquí, la mayoría de los iones son transportados de regreso

a la hemolinfa.

Debido a la ósmosis, el agua nuevamente sigue pasivamente

a los iones devuelta a la hemolinfa,

donde se puede acceder en tiempos de sequía.

El ácido úrico y otros desechos se excretan

del cuerpo como polvo o desechos.

La osmorregulación de los insectos, por lo tanto,

les permite excretar de manera segura los desechos

mientras conservan la mayor cantidad de agua posible.