I coleotteri del genere Lagria hanno bisogno di un piccolo aiuto dai loro amici batterici durante le loro fasi di vita immature. Ma tenerli nello stesso punto per tutta la vita non è fattibile. Questo perché i coleotteri sono insetti olometaboli, che subiscono una riorganizzazione corporea complessiva (metamorfosi) come pupe.

Qui, gli scienziati mostrano per la prima volta che i coleotteri hanno sviluppato una soluzione ingegnosa a questo problema:le pupe femmine tengono i loro batteri simbionti in tasche specializzate sulla schiena. Quando emergono da adulti, rimescolano i batteri da queste tasche, all'indietro e poi nella loro area genitale.

"Qui mostriamo come un insetto può mantenere partner microbici benefici nonostante i drastici riarrangiamenti delle strutture corporee che si verificano durante la metamorfosi", ha affermato l'autrice corrispondente, la dott.ssa Laura V Flórez, ricercatrice presso il Dipartimento di scienze vegetali e ambientali dell'Università di Copenaghen. "Modificando 'tasche' uniche sulla schiena, i coleotteri Lagria riescono a mantenere i loro simbionti protettivi e facilitano il loro trasferimento durante la pupa in organi adulti di nuova concezione".

"tasche posteriori" uniche

Le femmine di molte specie di Lagria portano un mix di batteri benefici nelle loro ghiandole accessorie, un paio di ghiandole vicino all'ovidotto. Quando le femmine depongono le uova, i batteri vengono "spremuti" fuori dalle ghiandole e depositati sulla superficie delle uova. Gli antibiotici prodotti dai batteri proteggono le uova, le larve e le pupe dei coleotteri dai funghi. In una delle specie qui studiate, L. villosa, il componente più grande del mix simbiotico è un ceppo di batteri Burkholderia chiamato Lv-StB, che ha perso i geni e le strutture cellulari per la motilità e probabilmente non può sopravvivere a lungo all'esterno i coleotteri.

Flórez e colleghi mostrano che nelle pupe femminili di L. villosa e L. hirta, i simbionti vivono principalmente all'interno delle tre tasche bilobate sul dorso del torace, dove possono essere nutriti dai coleotteri. Tali "tasche posteriori" nelle larve e nelle pupe non sono note in nessun altro insetto. Nelle pupe femminili, i simbionti si radunano anche in un quarto punto, tra le setole nella parte posteriore della testa. Le tasche sono solo vestigiali nelle pupe maschili e contengono pochi o nessun simbionte. Nelle femmine adulte i simbionti vivono esclusivamente all'interno delle ghiandole accessorie, assenti nei maschi.

"Strada lunga e tortuosa"

"I simbionti vanno dalla superficie dell'uovo altamente esposta per colonizzare le tasche sul dorso delle larve e delle pupe. Infine, finiscono in ghiandole specializzate associate al sistema riproduttivo delle femmine adulte", ha riassunto il primo autore Rebekka S Janke, un dottorando studente all'Università Johannes Gutenberg di Magonza.

Ma come fanno i batteri a colonizzare le ghiandole accessorie dopo la pupa? Per rispondere a questa domanda, gli autori hanno sparso circa 1 m di perline fluorescenti di polistirene, larghe 1,0 μm, sulle prime pupe. Quindi mostrano che dopo l'emergenza, la maggior parte di queste perline è finita sulla punta dell'addome. Gli autori concludono che le perline, come presumibilmente i simbionti, vengono mescolate verso i genitali per attrito durante il processo di emergenza. Il meccanismo con cui i simbionti poi colonizzano le ghiandole accessorie delle femmine non è ancora noto.

"Nello stadio adulto, lo scopo principale degli organi simbionti sembra essere quello di consentire la trasmissione di successo allo stadio dell'uovo e alla generazione successiva. Poiché solo le femmine depongono le uova, gli adulti maschi non hanno bisogno di trasportare questi simbionti potenzialmente costosi e sono un vicolo cieco per i batteri", ha detto Flórez.

Il coautore Dr. Martin Kaltenpoth, professore presso il Max Planck Institute for Chemical Ecology di Jena, ha aggiunto:"Per capire meglio come i simbionti benefici vengono trasmessi e mantenuti all'interno e attraverso le generazioni, dovremo identificare quali fattori ospite e simbionte regolano il simbionte Ad esempio, l'ospite seleziona per simbionti specifici? E attraverso quali meccanismi i simbionti immobili possono colonizzare gli organi simbionti?" + Esplora ulteriormente

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