La vita sulla Terra segue un ciclo di 24 ore mentre il pianeta gira. Gli animali e le piante hanno orologi circadiani incorporati che sincronizzano il metabolismo e il comportamento con questo ciclo quotidiano. Ma uno scarabeo non è sincronizzato con il resto della natura.
Un nuovo studio, pubblicato il 18 gennaio in Biologia attuale, osserva uno scarabeo con un ciclo unico di 48 ore. Il grande scarabeo nero, Holotrichia parallela, è un parassita agricolo in Asia. A notti alterne, le femmine degli scarafaggi emergono dal terreno, si arrampicano su una pianta ospite e rilasciano feromoni per attirare i maschi.
Questo comportamento di accoppiamento da parte delle femmine degli scarabei è sotto il controllo di un orologio di 48 ore, o “circa-bi-diano”, per ragioni che rimangono misteriose. Un team guidato da Walter Leal, professore di biologia molecolare e cellulare presso l’Università della California, Davis, e Jiao Yin presso l’Accademia cinese di scienze agricole, Pechino, voleva sapere se la capacità dei coleotteri maschi di annusare le femmine fosse attiva anche un orologio di 48 ore.
Il laboratorio di Leal all’UC Davis studia il rilevamento chimico negli insetti. Molti insetti, dalle falene alle zanzare, usano il profumo per attirare un compagno. Gli insetti “annusano” con le loro antenne, che contengono recettori specializzati che reagiscono a specifiche sostanze chimiche che si diffondono nell’aria.
Seguendo i feromoni
Il primo passo del team è stato identificare il gene in grandi chafer neri per il recettore che reagisce al feromone femminile, che ha il nome seducente L-isoleucina metil estere, o LIME. I ricercatori inizialmente hanno clonato 14 geni candidati. Una serie di esperimenti li ha portati a individuare un gene chiamato HparOR14 come recettore dei feromoni sessuali, il primo ad essere identificato in una specie di coleottero.
Dopo aver identificato il gene del recettore, hanno potuto misurare i livelli di trascrizioni del gene HparOR14 durante tutta la vita dello scarafaggio e la sua attività nell’arco di 48 ore. Hanno scoperto che nella “notte dell’appuntamento”, quando le femmine si arrampicavano sulle piante per rilasciare il profumo, la trascrizione di HparOR14 era più alta dopo il tramonto. Ma l’attività dei recettori era bassa nei giorni alterni. (In un esperimento di controllo, la risposta a un segnale chimico proveniente dalle foglie danneggiate, che indicava cibo per lo scarafaggio, è rimasta costante giorno dopo giorno.)
I risultati mostrano che la capacità del chafer maschio di rilevare il feromone sessuale femminile funziona secondo un ciclo circabidiano di 48 ore che corrisponde al comportamento di accoppiamento femminile.
Perché e come i grandi chafer neri abbiano questi cicli di 48 ore non è noto. Gli orologi circadiani a 24 ore sono sincronizzati da segnali che cambiano nel corso di un ciclo di 24 ore, il più ovvio dei quali è il sorgere o il tramontare del sole. Ma non ci sono segnali di 48 ore in natura, quindi esattamente come sono impostati i cicli circabidiani dei grandi chafer neri – compreso il modo in cui maschi e femmine possono sincronizzarsi tra loro, in modo che tutti sappiano quale notte è la notte dell’appuntamento – è un mistero. ancora da risolvere.
“Ritmi di 24 ore nella fisiologia e nel comportamento sono comunemente osservati negli organismi, dai batteri agli esseri umani, ma le osservazioni di ritmi di 48 ore in natura sono rare”, ha affermato la professoressa Joanna Chiu, presidente del Dipartimento di Entomologia e Nematologia presso l’UC Davis e un esperto di ritmi circadiani, che non è stato coinvolto nel lavoro. “Questo elegante studio del professor Leal e dei suoi collaboratori ci ha fornito una descrizione approfondita di come viene generato il ritmo circabidiano del rilevamento dei feromoni in questo coleottero.”
Altri autori dello studio sono: Yinliang Wang, Huanhuan Dong, Yafei Qu, Jianhui Qin, Kebin Li, Yazhong Cao e Shuai Zhang, Accademia cinese delle scienze agricole, Pechino; Yuxin Zhou e Bingzhong Ren, Università Normale Nordorientale, Changchun, Cina; e Chen Luo, Accademia di scienze agricole e forestali di Pechino. Il lavoro è stato sostenuto dalla National Key R&D Foundation of China; Fondazione nazionale per le scienze naturali, Cina; e la Fondazione per le Scienze Naturali di Pechino.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
