Decodificato il genoma del bombo

I bombi sono considerati pacifici e industriosi. Il valore commerciale di questi insetti è aumentato, non da ultimo dopo il declino globale dell'ape mellifera. Oggi vengono allevati su larga scala e utilizzati come impollinatori di colture e piante agricole. Tuttavia, anche le simpatiche cicaline, di cui esistono 250 specie diverse in tutto il mondo, sono in cattive acque in alcuni luoghi. La grande ombra gettata dall'estinzione delle api ha oscurato il fatto che negli Stati Uniti e altrove, alcune specie comuni di bombi sono diventate rare o sono scomparse completamente da intere regioni negli ultimi anni.

Questo è uno dei motivi per cui i due ex ricercatori dell'ETH Seth Barribeau e Ben Sadd, insieme al professor Paul Schmid-Hempel del gruppo di ecologia sperimentale, hanno avviato otto anni fa un progetto sul genoma dei bombi. L'obiettivo era analizzare il genoma di due specie di bombi importanti dal punto di vista commerciale, il bombo europeo, Bombus terrestris,e l'Associazione americana Bombus impatiens,da decifrare. I ricercatori sperano che i dati del genoma facciano luce sulla biologia, l'ecologia e l'evoluzione dei bombi.

Analisi dei geni immunitari

Barribeau, Sadd e altri 80 ricercatori di tutto il mondo si sono concentrati in particolare sui geni che fanno parte del sistema immunitario. Il lavoro ha coinvolto biologi evoluzionisti, ecologi, bioinformatici e genetisti. I ricercatori hanno anche confrontato i genomi precedentemente decodificati di altri insetti, come l'ape mellifera, una vespa calcidica e la mosca dell'aceto Drosophila melanogastro,con quelli dei due bombi. Gli scienziati hanno appena pubblicato i risultati dei loro studi sulla rivista scientifica "Genome Biology".

I genomi dei due bombi sono molto simili e contengono circa 20.000 geni diversi su 18 cromosomi. Di questi, solo una piccola parte sono geni coinvolti nella risposta immunitaria, come hanno scoperto gli scienziati: Il repertorio genico del sistema immunitario comprende solo circa 150 geni in entrambe le specie di bombi. Rispetto alle mosche o alle zanzare, si tratta di un numero piuttosto ridotto: Drosophila ha un numero doppio. Tuttavia, anche l'ape mellifera e la vespa calcidica hanno Nasonia Solo un piccolo repertorio di geni immunitari.

L'organizzazione sociale non gioca alcun ruolo

Paul Schmid-Hempel si chiede perché i bombi, che sono relativamente poco organizzati socialmente, abbiano lo stesso numero di geni immunitari delle api mellifere, che sono altamente organizzate socialmente. Finora la ricerca ha ipotizzato che gli insetti con un alto livello di organizzazione sociale possano permettersi un sistema immunitario più debole. Al contrario, un sistema sociale semplice richiederebbe difese endogene più forti. La teoria precedente ipotizzava quindi che gli insetti altamente sociali avessero altri mezzi di difesa contro i germi oltre a quelli immunitari, come il grooming reciproco nelle api.

Schmid-Hempel può immaginare che questa debolezza del sistema immunitario di api e bombi possa essere legata alla loro dieta: Mentre mosche come la mosca dell'aceto Drosophila melanogaster Mentre i bombi possono nutrirsi su superfici contaminate da batteri e funghi, come la frutta marcia, le api possono volare verso fonti di cibo pulite, come i fiori delle piante. Questo dovrebbe ridurre notevolmente il rischio di infezione e quindi la pressione di selezione per un sistema immunitario ben sviluppato.

Tuttavia, non è solo la debolezza del sistema immunitario a rendere difficile la vita dei bombi (e delle api da miele) di oggi: I ricercatori sono anche riusciti a identificare solo pochi geni che regolano la disintossicazione nell'organismo. Secondo Schmid-Hempel, ciò potrebbe indicare che questi insetti sono sensibili alle tossine ambientali, come i pesticidi provenienti dall'agricoltura.

Le differenze genetiche rendono visibile l'ecologia

Tuttavia, le analisi del genoma mostrano anche chiare differenze tra api e bombi. Ad esempio, i bombi hanno più geni che contribuiscono alla formazione del sapore, mentre le api hanno più geni che contribuiscono all'olfatto.

Questo ha senso: i bombi si affidano al gusto durante il foraggiamento, testando praticamente ogni fiore su cui volano con la lingua. Le api da miele, invece, si affidano all'olfatto per trovare il cibo giusto. L'olfatto svolge anche un ruolo fondamentale nella danza del movimento che le api usano per comunicare ai loro simili le buone fonti di cibo. "Questa differenza fondamentale nello stile di vita dei due organismi può essere chiaramente riconosciuta nei geni", spiega Schmid-Hempel.

Nessun "gene sociale"

Con grande sorpresa, i ricercatori sono riusciti ad assegnare un numero relativamente basso di geni specifici all'organizzazione sociale e al comportamento sociale. "I geni per questo non sono molto diversi nei bombi e nelle api", afferma Schmid-Hempel. Al contrario, gli scienziati hanno scoperto in questi insetti serie completamente diverse di cosiddetti microRNA, cioè minuscoli frammenti di acidi ribonucleici. Questi miRNA regolano i geni bloccando le trascrizioni geniche che servono a creare le proteine nelle cellule. ? questo tipo di regolazione genica che trasforma un insetto "normale" con scarso comportamento sociale come il bombo in una creatura altamente sociale come l'ape mellifera.