Uno studio condotto da uno scienziato del Texas A&M AgriLife Research fornisce informazioni chiave sui cambiamenti che si verificano nelle locuste che portano a sciami di proporzioni bibliche.

Lo studio AgriLife Research è evidenziato nell'articolo "Sexual repurposing of juvenile aposematism in locusts", pubblicato negli Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS ).

Greg Sword, Ph.D., ricercatore AgriLife e Charles R. Parencia Endowed Chair nel Dipartimento di Entomologia, ha iniziato lo studio 15 anni fa presso l'Università di Sydney in Australia con il collaboratore Darron Cullen, Ph.D., zoologo presso l'Università di Lincoln in Inghilterra. Cullen all'epoca era lo studente di dottorato di Sword.

In questi 15 anni, mentre lavorava nei laboratori della Katholieke Universiteit Leuven, in Belgio, e dell'Università di Cambridge, nel Regno Unito, Cullen ha manipolato una singola proteina che controlla la colorazione della locusta. Come mostra lo studio appena pubblicato, il gene ha molteplici scopi e fornisce diverse funzioni adattative basate sull'età, sul sesso e sulla densità della popolazione circostante di una locusta.

Le locuste del deserto, Schistocerca gregaria, sono le locuste di fama biblica. Sono una specie di cavalletta che mostra un esempio estremo di plasticità fenotipica chiamato polifenismo di fase, il che significa che le caratteristiche comportamentali e morfologiche di questi insetti possono cambiare drasticamente a seconda della loro densità di popolazione, ha detto Sword.

Sword è un membro del Behavioral Plasticity Research Institute, finanziato dalla National Science Foundation, un'importante iniziativa multi-istituzionale che studia specificamente la plasticità fenotipica delle locuste.

La pubblicazione rivela una dimensione sessuale precedentemente sconosciuta al polifenismo di fase delle locuste del deserto, ha detto Cullen. I risultati suggeriscono che le locuste rappresentano un modello per studiare i contributi della selezione naturale rispetto a quella sessuale nell'evoluzione della plasticità fenotipica.

"Fondamentalmente, sono i maschi che segnalano ai maschi nel caos dello sciame, 'Guarda, sono un maschio e non ha senso saltarmi addosso perché sprecheresti tempo ed energia'", ha detto Cullen. "I maschi beneficiano di questo meccanismo di evitamento cooperativo, quindi concentrano i loro sforzi sulle femmine per il successo dell'accoppiamento."

Identificare il gene che attiva il cambiamento di colore

Le locuste solitarie, "solitarie", si spostano verso la "fase gregaria" a densità di popolazione più elevate. Le locuste gregarie sono più attive e socialmente coese e il loro schema di colore cambia, ha detto Sword.

"Il comportamento e altri cambiamenti sono radicali", ha detto. "Ecco perché una volta le persone credevano che fossero in realtà specie diverse, ma sono solo questi cambiamenti comportamentali e morfologici che sono innescati dalla densità di popolazione che alla fine possono portare a enormi sciami di locuste".

Le locuste giovanili a bassa densità di popolazione sono verdi o color sabbia, che si abbina al loro sfondo per mimetizzarsi, ha detto. Ma ad alta densità cambiano in una colorazione aposematica gialla e nera contrastante destinata a scoraggiare i predatori. Una volta raggiunta l'età adulta, le locuste ad alta densità riprendono un colore marrone opaco, ma pochi giorni dopo i maschi diventano di un giallo brillante.

Il recente studio di Sword and Cullen mostra che lo stesso gene della "proteina gialla", espresso sia nei maschi che nelle femmine da giovani, viene riutilizzato come segnale tra i maschi in condizioni di sciamatura.

Il ruolo della "proteina gialla"

I colori di sfondo verde o giallo sabbia predominanti di queste cavallette dipendono dall'espressione di una "proteina gialla" legante i carotenoidi, ha detto Sword.

Utilizzando l'interferenza dell'RNA, Cullen, Sword e gli altri collaboratori hanno stabilito che l'ingiallimento maschile gregario funge da avvertimento per prevenire molestie sessuali sbagliate di altri maschi.

Cullen ha detto di aver anche testato per vedere se la colorazione fosse un segnale per le femmine che i maschi erano compagni in forma, ma non faceva alcuna differenza nella scelta del compagno delle femmine.

"Hanno bisogno di usare la loro energia limitata in modo efficace in un ambiente brulicante", ha detto Cullen. "La colorazione è un segnale che riduce la confusione e aumenta il successo dell'accoppiamento nel mezzo di uno sciame."

Lo studio fondamentale delle locuste potrebbe guidare la ricerca, i metodi di controllo

Sword e Cullen ritengono che la nuova ricerca incentrata su un ruolo fondamentale nel cambiamento da solitario a gregario potrebbe portare a metodi di controllo migliori e prevenire la devastazione da parte degli sciami.

Nel 2020, lo sciame di locuste nell'Africa orientale ha minacciato i mezzi di sussistenza del 10% della popolazione mondiale mentre infestavano il Medio Oriente e il sud-ovest asiatico, causando danni all'agricoltura per miliardi di dollari e lasciando milioni di persone ad affrontare la carestia.

Gli sciami sono forze della natura imprevedibili, ha detto Sword, ma capire come queste cavallette e il loro ambiente creino le condizioni per trasformarle in locuste potrebbe aiutare a prevedere i picchi di popolazione e sviluppare metodi di controllo per interrompere il cambiamento o intervenire prima che brulichino.

Gli scienziati conoscono il cambiamento di colore nelle locuste maschi da oltre 100 anni, ma la scoperta di un singolo gene che controlla la colorazione è un passaggio chiave per rispondere a domande fondamentali sulle locuste, ha affermato Sword.

"Questa è un'informazione fondamentale e non vogliamo anticipare noi stessi con applicazioni più ampie", ha affermato Sword. "Ma si parla spesso di comprensione del comportamento, e questo riguarda il comportamento sessuale, che porta a più locuste. Quindi, cercare di capire il loro comportamento è un passo nella giusta direzione verso la risoluzione dei problemi legati agli sciami di locuste". + Esplora ulteriormente

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