Lagria villosa adulta seduta sopra una pianta di soia. Credito:Rebekka Janke
I coleotteri Lagria hanno sviluppato tratti fisici insoliti per proteggere la loro progenie:piccole invaginazioni sul dorso delle larve sono abitate da batteri difensivi.
Come mostrato in un nuovo studio, i batteri simbionti proteggono i coleotteri dai funghi patogeni durante il loro sviluppo e anche durante la fase di muta quando sono particolarmente vulnerabili.
"I coleotteri Lagria hanno trovato un modo per prevenire dannose infezioni fungine e garantire la sopravvivenza della loro prole", ha affermato Rebekka Janke della Johannes Gutenberg University Mainz (JGU). Nell'ambito della sua tesi di dottorato ha esaminato l'interazione di simbionti e scarafaggi sotto la supervisione della dott.ssa Laura Flórez, che ora lavora come ricercatrice presso l'Università di Copenaghen, e del professor Martin Kaltenpoth, direttore del Max Planck Institute for Chemical Ecology .
Nel lavoro di ricerca sono stati coinvolti anche partner cooperanti a Jena e in Brasile.
Burkholderia gladioli colonizza le tasche sul dorso delle larve di Lagria
Per gli invertebrati come i coleotteri, la cuticola, l'armatura di chitina dura con una sottile copertura idrorepellente, è la prima e più importante linea di difesa contro predatori e agenti patogeni. Tuttavia, può anche fungere da habitat per i simbionti microbici.
I ricercatori avevano scoperto già all'inizio del XX secolo che le larve di Lagria hirta avevano tre piccole tasche sulla schiena piene di batteri. Circa 100 anni dopo, il professor Martin Kaltenpoth e la dottoressa Laura Flórez hanno dimostrato che le femmine della specie Lagria villosa spremono i batteri simbionti durante la deposizione delle uova. Questi batteri proteggono le loro uova dalle infezioni fungine sul terreno umido. Le uova senza questa difesa fornita dai batteri Burkholderia gladioli sono state invase da muffe.
Nel loro ultimo lavoro pubblicato su The ISME Journal , il gruppo di ricerca mostra che i simbionti batterici di Lagria villosa abitano le invaginazioni sul dorso degli insetti durante l'intero sviluppo larvale e che queste piccole sacche rimangono aperte verso l'esterno tramite uno stretto canale. Inoltre, le tasche non vengono eliminate durante la muta delle larve, ma rimangono intatte durante lo sviluppo larvale.
"Durante la muta, alcuni dei simbionti vengono rilasciati sulla superficie delle larve, dove forniscono protezione dalle infezioni fungine in questa fase critica", ha aggiunto il professor Martin Kaltenpoth. Lagria villosa sono coleotteri Lagriinae originari dell'Africa e che stanno proliferando in Sud America dalla loro introduzione negli anni '70. Completano sette stadi larvali con i corrispondenti stadi di muta prima di impuparsi e successivamente emergono dalla pupa come un insetto adulto.
Verificato il ceppo Burkholderia Lv-StB e il composto antimicotico lagriamide
Per ulteriori indagini, Rebekka Janke ha raccolto campioni di tutte le fasi della vita dei coleotteri dai campi in Brasile per un'analisi approfondita insieme ai suoi colleghi di ricerca. I risultati hanno rivelato che il ceppo simbionte Lv-StB di Burkholderia gladioli, vitale per la protezione durante la fase dell'uovo, è anche il principale difensore delle successive fasi di sviluppo.
Il ceppo Burkholderia produce un composto antimicotico chiamato lagriamide, che si trova in tutti gli stadi, cioè sulla superficie delle uova, delle larve, delle pupe e anche all'interno delle cuticole fuse. Un'altra indagine ha rivelato che i simbionti erano presenti durante gli stadi larvali di entrambi i sessi, maschio e femmina. Durante la pupa, le femmine conservano i simbionti per la trasmissione alla generazione successiva mentre i titoli diminuiscono nei maschi.
"La rimozione di questi aiutanti batterici compromette significativamente la probabilità di sopravvivenza delle giovani larve non appena vengono esposte a funghi patogeni", ha affermato la dott.ssa Laura Flórez. Anche se il processo di muta può contribuire alla rimozione degli intrusi dannosi dalla cuticola degli insetti, durante questo periodo la larva viene anche derubata del suo strato protettivo ed è quindi più suscettibile alle infezioni.
"I coleotteri Lagria hanno trovato un modo per aggirare il problema creando tasche nell'involucro protettivo sulla schiena, che rimangono intatte anche dopo ripetuti eventi di muta", ha spiegato Flórez.
La ricerca è pubblicata su The ISME Journal e si basa su ricerche precedenti pubblicate in Frontiers in Physiology . + Esplora ulteriormente
