Key words: Insecta, Coleoptera, internal sac of aedeagus, taxonomy.

            La historia del uso de la estructura del aparate genital para diferenciar especies cuenta ya con más de un siglo de antigüedad. A lo largo de este periodo de tiempo, los métodos empleados en esta técnica de investigación han ido mejorando de un modo considerable.

 En 1929, FRANZ (1929) expuso las bases para el estudio de la estructura interna del edeago, siendo seguido por muchos investigadores que continuaron desarrollando el trabajo por él comenzado (KURNAKOV, 1962; MEURGUES y LEDOUX, 1966; STURANI, 1967). En los últimos tiempos se ha empezado a estudiar, cada vez con más frecuencia, la estructura del saco interno del edeago completamente inflado en diferentes grupos de Coleoptera (Insecta) (BERLOV et BERLOV, 1996a; BERLOV, 1997a, 2000; SHILENKOV, 1996; MATALIN, 1998, 1999a, 1999b; BERTI & MARIAU, 1999; RUBENYAN, 2002; ANICHTCHENKO y VERDUGO, 2004). Sin embargo, en actualidad no todos los especialistas recurren al empleo del estudio de la estructura del saco interno para la descripción de una nueva especie. Seguramente, ello se debe a la aparente dificultad que supone la preparación las muestras. No obstante, el dominar ésta, en realidad, nada complicada técnica, permitiría evitar muchos molestos errores.

            En un principio, las partes quitinosas del saco interno se empezaron a estudiar empleando la técnica de la clarificación, que consiste en hervir el edeago en disolución de hidróxido potásico, deshidratarlo seguidamente en alcohol absoluto y depositarlo por último en una gota de bálsamo canadiense. Este método es el más extendido, a pesar de que tiene sus defectos. El más importante de ellos consiste en que la forma de los tejidos blandos transparentes escapa a la observación del investigador. Así, ocurre a veces que hay estructuras quitinosas que, cuando el saco no está inflado, parecen similares, y que al inflarlo resultan tener disposiciones espaciales completamente distintas.

            Más adelante se hicieron intentos de extraer el saco interno de las especies de mayor tamaño de Carabus (Coleoptera, Carabidae) con la ayuda de un alfiler curvo parecido a un gancho. Este método, aunque permitió demostrar que la forma de los tejidos blandos era también  muy específica en cada especie, seguía siendo imperfecto.

MATERIAL Y MÉTODOS

            Fue estudiada la estructura del saco interno del edeago de los siguientes géneros de carábidos: Cicindela (57), Cephalota (8), Cylindera (5), Lophyra (1), Myriochila (1), Therates (3), Megacephala (4), Tetracha (5), Omus (2), Mantichora (1), Carabus (377), Calosoma (11), Callisthenes (17), Callistenia (2), Carabomimus (2), Carabophanus (1), Ceroglossus (7), Cychrus (5), Cychropsis (1), Scaphinotus (2), Leistus (5), Nebria (11), Broscus (2), Cerotalis (1), Chaetobroscus (2), Clivina (1), Scarites (5), Penetretus (5), Catoferonia (1), Astigis (1), Myas (1), Abax (3), Percus (4), Pseudopercus (1), Ancholeus (1), Cryobius (12), Eutrichopus (2), Orthomus (6), Poecilus (6), Pterostichus (31), Steropus (4), Sinosteropus (1), Aristochroa (3), Agonum (5), Andrewesius (2), Platyderus (18), Laemostenus (3), Sphodrus (1), Pristonychus (2), Thermoscelis (1), Lindrothius (2), Calathus (11), Pseudotaphoxenus (3), Taphoxenus (2), Amara (15), Curtonotus (10), Zabrus (17), Anisodactylus (2), Scybalicus (1), Ophonus (13), Pseudoophonus (2), Parophonus (2), Acinopus (3), Carterus (2), Eocarterus (1), Tschitscherinellus (1), Harpalus (47), Trichotichnus (1), Helluo (1), Licinus (3), Dinodes (3), Haplochlaenius (1), Chlaenius (4), Tefflus (2), Masoreus (2), Aepinus (1), Graphipterus (2), Trymosternus (3), Cymindis (5), Brachinus (6), Aptinus (1), Termophila (1) y Anthia (2). Entre paréntesis esta indicada la cantidad de taxones estudiados.

Tras el estudio hemos obtenido múltiples datos de su estructura así como hemos podido hacer aportación a la metodología ya existente.

Los primeros entomólogos que propusieron inflar el saco interno con ayuda de una jeringa fueron MEURGUES y LEDOUX (1966). Para conseguirlo era imprescindible empezar hirviendo el edeago 2 ó 3 minutos en disolución de álcali del 15% ó 15-20 minutos en ácido acético del 20% y lavarlo después en agua destilada. Luego, con ayuda de una jeringa y de una aguja fina cortada para que su punta quede recta, llenar el edeago a través del orificio basal de una mezcla de glicerina y gelatina. El saco inflado se sumerge en agua fría. Al enfriarse la mezcla, el saco mantiene su forma específica. Para conservar  ésta, se deposita el saco en disolución de formalina del 4 %.

Un método más cómodo fue propuesto por BERLOV (1992). En él, el saco interno se llena de pasta de dientes y seguidamente se seca durante una hora con ayuda de una lámpara. Todos los métodos actuales constituyen variaciones de este último con pequeñas modernizaciones.

            A los coleopteros recién recolectados, o a los que han sido conservados en acetato etílico, es posible inflarles el saco interno sin preparativos especiales. Es suficiente con sumergir el edeago en agua caliente durante  20-30 minutos. El material antiguo, conservado en formalina, es necesario hervirlo previamente entre 3-5 minutos en disolución de álcali del 15%. Para facilitar el trabajo, al edeago reblandecido se le quitan los parámeros y se secan con un papel absorbente los restos de agua que queden en interior del tubo del edeago. Después, con ayuda de una tira de Parafilm “M” de 15 mm. de largo y 3-4 mm. de ancho, se fija en la aguja de una jeringa cuya punta ha sido cortada recta. Para mayor comodidad, es aconsejable contar con agujas de diferente diámetro. En las especies de mayor tamaño resulta más cómodo insertar la aguja en el interior del orificio basal del edeago. Por el contrario, en las especies de menor tamaño, es mejor colocar el edeago en el interior de una aguja de diámetro grande. Para llenar el saco interno, lo más  práctico es emplear pasta de dientes, siendo imprescindible que ésta sea de un tipo que no encoja al secarse.

            Algunos especialistas inflan el saco empleando aire y, manteniendo la presión, lo secan bajo una lámpara. Sin embargo, este método cuenta con algunos inconvenientes. A veces, especialmente cuando se trata de material antiguo, el endofallus tiene perforaciones. En este caso es imposible inflarlo empleando aire, pero no empleando una pasta de dientes espesa. Otro de los inconvenientes consiste en que el endofallus inflado con aire resulta mucho más frágil, pudiendo modificarse su forma a causa de la humedad.

Así que, como decíamos, el endofallus se llena con pasta de dientes, intentando inflarlo hasta su extensión máxima. Con frecuencia quedan burbujas de aire o agua en el interior del endofallus. Es necesario eliminarlas haciendo perforaciones con una aguja muy fina. Después, sin quitarlo de la jeringa, el endofallus se seca bajo una lámpara. Este preparado puede conservarse pegándose a una pequeña etiqueta rectangular que se fija bajo el escarabajo.

DISCUSIÓN

Descripción y terminología

La terminología para describir las estructuras internas del edeago de los coleopteros aun está muy poco elaborada. Además, con frecuencia es muy difícil homologar la gran variedad de estructuras que aparecen dentro del saco interno. Unas pueden ser semejantes a pequeños dientes espirales, otras a parcelas cubiertas de pequeñas espinas, otras a placas, y otras pueden tener simplemente el aspecto de una mancha fuertemente pigmentada (figs 1-12). Las estructuras internas mejor estudiadas son las de los Carabidae. Las bases de su estudio fueron establecidas por ISHIKAWA (1973, 1978, 1979). En los últimos tiempos se están investigando los sacos internos inflados de Cicindelinae (Coleoptera, Carabidae) (MATALIN, 1998, 1999a, 1999b), Chrysomelidae (Coleoptera) (BERTI & MARIAU, 1999) y Cerambycidae (Coleoptera) (RUBENYAN, 2002; ANICHTCHENKO y VERDUGO, 2004).

Desgraciadamente aún tenemos muy pocos conocimientos relacionados con la estructura de los sacos internos de los diferentes géneros y familias de escarabajos. La estructura del endofallus de las familias Carabidae, Curculionidae y Chrysomelidae (Coleoptera) es muy específica (figs. 1-12) y su estudio puede tener interesantes resultados. El saco interno de otras familias, como por ejemplo de Tenebrionidae y Scarabaeidae (Coleoptera), resulta menos esclarecedor y está a la espera de sus investigadores. El empleo de este método en el orden Lepidoptera (Insecta) ha dado buenos resultados. La “visica”, así se llama el endofallus de los lepidópteros, de la familia Noctuidae (Lepidoptera) esta provisto de diferentes espinas y dientes, y con éxito se utiliza en taxonomía.

Aun está poco estudiado que variabilidad individual en la forma del saco interno existe a lo largo del área de distribución de una misma especie. En la mayoría de los casos la forma de éste es muy estable. Sin embargo a veces, su variabilidad da lugar a faltas de acuerdo en la interpretación de las especies. Así ocurre en el caso de las especies del género Cychrus (Coleoptera, Carabidae) descritas de la zona de Caucaso (BERLOV, 1997a). A pesar de que durante los últimos años fue estudiada gran cantidad de ejemplares de Cychrus, procedentes de varias localidades de Caucaso, todavía no se puede decir con seguridad si se trata de una única especie muy variable, o de una riqueza extraordinaria de la fauna local.

Valor taxonómico.

La teoría que propone la existencia de una estricta correspondencia entre la forma del endofallus y la de la cámara genital de la hembra de manera que se acoplan al igual que una llave a su cerradura, fue expuesta por ISHIKAWA (1973). Según ésta, la parte menos expuesta a la influencia del medio exterior y a los efectos de la selección natural, es la estructura genital, desempeñando ésta la función de estabilizadora de especies. Sin embargo, las últimas investigaciones realizadas en relación con este tema en la familia de los carábidos (SOTA & KUBOTA, 1995) demuestran que la condición “llave – cerradura” no siempre se cumple de manera perfecta.

Hemos probado inflar la cámara genital de hembras de diferentes especies del género Carabus, utilizando el mismo método que en machos. Los resultados fueron poco consoladores. La configuración de las cámaras no coincide en absoluto con la del endofallus (va a ser publicado en breve). 

Además, el alto grado de uniformidad en la estructura del saco interno en algunos grupos de Coleoptera, indica que éste está lejos de ser un recurso universal al que hayan recurrido las especies en el curso de la evolución. Así, incluso en el interior de una misma familia, como por ejemplo Carabidae (Coleoptera), mayoría de los géneros o subgéneros de tal tribus como Cicindelini, Carabini, Pterostichini, Zabrini y Harpalini poseen una estructura del saco interno muy compleja e individualizada (fig. 3-4), mientras que la que poseen otros, como por ejemplo  Agonini, Sphodrini, Licinini y algunos Lebiini se caracteriza por una fuerte homogeneidad  (fig 5-6) y no parece desempeñar un papel muy importante en el aislamiento reproductor de las especies.

            Sería cómodo suponer que la evolución camina hacia el aislamiento de las especies  a través del aumento de la complejidad de la estructura del endofallus. Esto podría facilitar considerablemente el análisis filogenético de Carabidae. No obstante los datos obtenidos tras el estudio de secuenciación mitocondrial de ND5 de ADN del genero Carabus (OSAWA et al., 1999; TOMINAGA et al., 2000; SU et al., 2001) muchas veces no coinciden ni con los de la taxonomía morfológica tradicional, ni con los resultados de estudio de saco interno.

            Indudablemente el estudio del endofallus no da respuesta a todas las preguntas. Sin embargo en muchas ocasiones ofrece resultados completamente inesperados y siempre proporciona argumentos complementarios para solucionar las confusas cuestiones taxonómicas. Veamos algunos ejemplos. Dos especies idénticas en su aspecto exterior del subgénero Semnocarabus (Coleoptera, Carabidae, Carabus) de Asia Central poseen unas áreas de distribución muy próximas, cada uno formando una serie de subespecies muy semejantes. Únicamente el estudio del endofallus ha permitido aclarar este problema (figs. 7-8). En una situación semejante se encontraban las especies de los subgéneros Morphocarabus (BRINEV, 2002), Mesocarabus (figs. 9-12) (ANICHTCHENKO, 2004) y las especies del género Platyderus (ANICHTCHENKO, 2005).

            Hasta el momento hay muchas cuestiones que aun no están resueltas. Una de ellas es el porqué la evolución de algunas especies ha optado por el camino que lleva a la creación de estructuras complejas del saco interno que ha tenido como consecuencia su aislamiento, mientras que la de otras se ha mantenido las estructuras genitales extraordinariamente homogéneas. Por ejemplo, la estructura de los sacos internos de la subtríbe Calosomina (Coleoptera, Carabidae) de América, África, Australia y Asia son prácticamente idénticos.

Estos fenómenos necesitan sus investigaciones y sus explicaciones. No obstante, ya ahora se puede afirmar que, indiscutiblemente, el estudio de las estructuras internas del edeago unido al empleo de otros métodos de investigación contemporáneos nos permitirá aclarar considerablemente las relaciones filogenéticos y acercarnos a la comprensión de los procesos evolutivos.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo ha podido realizarse gracias a una beca subvencionada por AECI (Agencia Española de Cooperación Internacional).

BIBLIOGRAFÍA

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Anichtchenko Alexandre Departamento de Zoología de Invertebrados y Hidrobiología. Universidad de Irkutsk (Rusia) E-mail: beetl2000@mail.ru

  Figuras 1-4. Estructura del saco interno. – 1: Otiorhynchus sp. (Coleoptera, Curculionidae). – 2: Timarcha sp. (Coleoptera, Chrysomelidae). – 3: Zabrus ignavus Csiki, 1907 (Coleoptera, Carabidae). – 4: Ophonus incisus Dejean, 1829 (Coleoptera, Carabidae).

  Figuras 5-6. Estructura del saco interno. – 5: Trymosternus refleximargo Chaudoir, 1873 (Coleoptera, Carabidae). – 6: Calathus hispanicus Gautier des Cottes, 1866 (Coleoptera, Carabidae).

Figuras 7-12. Estructura del saco interno. – 7: C. (Semnocarabus) carbonicolor Morawitz, 1886. – 8: Carabus (S.) erosus Motschulsky, 1865 (Coleoptera, Carabidae).. – 9-10: Carabus (Mesocarabus) macrocephalus Dejean, 1826 (Coleoptera, Carabidae). – 11-12: Carabus (M.) lusitanicus Fabricius, 1801  (Coleoptera, Carabidae).