Sono ben note le simbiosi che molte specie di insetti stabiliscono con microorganismi. In parecchi casi queste relazioni sono così antiche e rinsaldate da far sì che l’ospite non possa vivere senza il simbionte, e che quest’ultimo non possa vivere se non nel suo ospite. Queste profonde relazioni spesso sono accompagnate da una riduzione del genoma dei simbionti – che si appoggiano all’ospite per acquisire molte delle sostanze che servono alla loro vita – e dalla “delega” dell’ospite al simbionte per la produzione di altre molecole. Ciò accade anche nei plataspidi, una famiglia di insetti rincoti eterotteri simili a cimici, insetti fitofagi che infestano leguminose e altre piante. Si tratta di 530 specie distribuite in tutto il mondo, che sono molto studiate per i danni che possono causare a colture utili. Megacopta punctatissima è una specie originaria del Giappone dove infesta una fava, Pueraria lobata. Megacopta ospita in una regione specializzata dell’intestino medio un microorganismo, Ishikawaella sp., un proteobatterio non coltivabile con un genoma ridotto a 0,7 Mb. Poiché questo batterio fornisce degli aminoacidi essenziali al suo ospite, è evidente che la trasmissione del simbionte batterico alla prole è essenziale per la cimice. Il problema viene risolto con la deposizione di “capsule di simbionti” sulle piante, in prossimità delle uova. Qui le capsule sono esposte agli intensi raggi del sole per 7-10 giorni fino a quando le uova schiudono e le ninfe le ingeriscono acquisendo così i simbionti. Ma le cellule di Ishikawaella contenute nelle capsule sono parecchio fragili perché, come accade in altri microorganismi simbionti di insetti, l’estrema riduzione del genoma coinvolge l’assenza di parete cellulare. Un gruppo di ricercatori giapponesi ha indagato la zona dell’intestino medio di Megacopta punctatissima, ossia la zona che ospita i simbionti, e scoperto che in quella zona viene prodotta in gran quantità una proteina composta da 243 aminoacidi, che presenta dei tratti che la caratterizzano come una OBP (Odorant-binding protein), un gruppo di proteine ben note negli insetti, che hanno a che fare con la produzione e il riconoscimento di sostanze odorose. La proteina di M. punctuatissima, denominata dagli autori posterior midgut dominant protein (PMDP), predomina anche nelle capsule di simbionti deposte. I ricercatori hanno allora provato a silenziare il gene per la PMDP, bloccando la produzione della proteina. Questo non ha interferito con il numero di uova deposte dall’insetto, né con il tempo di schiusa, ma ha alterato drasticamente la produzione delle capsule e, alla lunga, la sopravvivenza dei simbionti. Le ninfe che schiudevano dalle uova si aggiravano in modo disordinato, tentando di trovare le capsule di simbionti per ricostruirne le popolazioni al loro interno. Non ci riuscivano, perché senza la proteina le capsule erano di meno e anormali, quindi lo sviluppo degli insetti era ritardato e irregolare. Dunque, la presenza di PMDP è essenziale per la protezione delle capsule contenenti Ishikawaella, e conseguentemente per il corretto sviluppo di Megacopta. Ma i ricercatori giapponesi hanno anche riportato un’altra interessante osservazione del loro esperimento: mentre le femmine di Megacopta di controllo morivano in modo naturale e regolare nel corso dell’esperimento, quelle che avevano bloccata la produzione di PMDP non morivano più a partire dal decimo giorno dall’inizio del trattamento per silenziare il gene, in coincidenza con l’arresto della produzione di capsule. Scrivono i ricercatori: “Questo andamento suggerisce che la produzione di capsule costituisce un costo importante per le femmine in deposizione. In altre parole, le femmine riproduttive producono le capsule di simbionti per la loro prole a spese della loro propria sopravvivenza, e ciò costituisce un importante scelta di compromesso fra genitore e figlio mediato dall’investimento sulla trasmissione verticale del simbionte…” Riferimenti: Ryuichi Koga, Masahiko Tanahashi, Naruo Nikoh, Takahiro Hosokawa, Xian-Ying Meng, Minoru Moriyama, Takema Fukatsu. Host’s guardian protein counters degenerative symbiont evolution. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021, 118 (25) e2103957118; DOI:10.1073/pnas.2103957118 Immagine: Gut Bacteria Cospeciating with Insects. Gross L, PLoS Biology Vol. 4/10/2006, e357 https://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.0040357, via Wikimedia Commons