Il profumo dei fiori in fiore e della vita fresca delle piante non è solo un vantaggio di primavera; È un pilota chiave nella sopravvivenza e nell’evoluzione di farfalle e falene. Nuove ricerche condotte dagli scienziati di Penn State rivelano come i cicli quotidiani degli aromi vegetali siano legati alle abitudini alimentari e all’evoluzione degli insetti alati collettivamente noti come Lepidoptera.
In un recente studio pubblicato sulla rivista Atti della Royal Society BUn team internazionale di ricercatori ha testato una nuova ipotesi sul perché alcuni lepidotteri hanno diete molto specifiche, alimentando solo alcuni tipi di piante, mentre altri sono molto meno esigenti.
La nuova idea, chiamata ipotesi dell’aroma saliente, suggerisce che il rilascio di odori piante svolge un ruolo cruciale nel determinare quanto diventa specializzata una farfalla o una dieta di falena. I ricercatori hanno scoperto che una maggiore disponibilità di aromi vegetali durante il giorno fornisce più informazioni chimiche per gli insetti attivo da utilizzare per individuare e specializzarsi su particolari piante ospiti, mentre la diminuzione degli aromi vegetali di notte significa che i lepidotteri attivi notturni devono prendere ciò che possono ottenere e avere una dieta più varia.
“Questa idea fornisce una nuova prospettiva sul motivo per cui alcune farfalle e falene sono mangiatori esigenti mentre altri non lo sono”, ha detto Po-an Lin, un assistente professore presso la National Taiwan University che ha lanciato la ricerca mentre si è conseguito il dottorato presso Penn State e ha continuato il lavoro come post-dottorato a Taiwan. “Sottolinea anche il ruolo critico dei volatili delle piante o dei profumi, nel modellare le interazioni di pianta di insetti e gli adattamenti evolutivi.”
Per determinare se il profumo delle piante può aver guidato l’adattamento, i ricercatori hanno esaminato gli organi primari degli insetti per l’odore – le antenne – e hanno confrontato la dimensione dell’antenna di 582 campioni da 94 specie di farfalle e falene.
La squadra di Penn State ha collaborato con una squadra ad Harvard che ha scoperto che le lepidotteri femminili che sono attive durante il giorno tendono ad avere antenne più grandi rispetto alle dimensioni del corpo rispetto a quelle attive di notte.
Ciò potrebbe suggerire che avere un’attrezzatura migliore “odorata” è più vantaggioso quando ci sono più odori da rilevare, ha spiegato Gary Felton, il professore di entomologia di Ralph O. Mumma presso Penn State, co-autore del documento e consigliere di ricerca di Lin. Allo stesso modo, lepidotteri femminili specialistici – quelli che si nutrono di solo pochi tipi di piante – hanno spesso antenne più grandi delle femmine generaliste, probabilmente perché devono essere molto bravi a rilevare gli aromi specifici delle loro piante ospiti.
“La relazione tra le dimensioni dell’antenna e l’ampiezza della pianta ospite è stata molto forte”, ha detto Felton. “Di dimensioni antenne più grandi sono state associate a un numero maggiore di sensilla, le strutture sensoriali coinvolte nel senso dell’olfatto, aumentando così la superficie per i recettori sensoriali. La capacità migliorata può essere un adattamento chiave per come alcuni lepidotteri si sono evoluti per nutrirsi di una gamma limitata e specifica di piante.”
I risultati suggeriscono un potenziale legame tra la disponibilità di aromi vegetali durante il giorno e un investimento evolutivo nelle strutture olfattive negli insetti, in particolare nelle femmine che si impegnano nella selezione delle piante ospiti depositando le loro uova sulla pianta, ha spiegato Lin.
“Questa scoperta dimostra come la disponibilità di segnali chimici influenza l’evoluzione degli organi sensoriali negli insetti”, ha affermato. “Fornisce un affascinante esempio di come le piante, attraverso le loro emissioni chimiche, hanno svolto un ruolo diretto nel modellare l’evoluzione degli insetti che si basano su di esse”.
Lin e colleghi di Penn State hanno utilizzato una combinazione di approcci per studiare il legame tra aromi vegetali e diete lepidotteri. Per prima cosa hanno condotto una meta-analisi della letteratura scientifica esistente per confermare che le piante generalmente rilasciano composti organici volatili più diversi e abbondanti, o aromi, durante il giorno rispetto alla notte. Quindi hanno studiato l’albero genealogico Lepidoptera per analizzare la relazione tra i modelli di attività degli insetti – attivi di giorno o notte – e le loro piante ospiti preferite, usando modelli statistici che spiegano le relazioni evolutive.
“Le nostre analisi hanno mostrato una significativa correlazione tra essere attivi durante il giorno o la notte e la diversità delle specie di piante ospiti che i Lepidoptera consumano”, ha affermato Naomi Pierce, professore di biologia all’Università di Harvard e co-autore sul giornale.
I ricercatori hanno scoperto che i lepidotteri attivo, come le farfalle monarca, hanno più opportunità e organi più specializzati per rilevare aromi vegetali e, in quanto tale, si sono evoluti per essere mangiatori esigenti. D’altra parte, le specie attivo notturno, come la falena di polifemo, incontrano meno e meno aromi vegetali. Con informazioni chimiche meno chiare disponibili, potrebbe essere più difficile per loro essere così selettivi, portandole potenzialmente ad avere diete più generalizzate, nutrendosi di una gamma più ampia di piante.
“Gli erbivori degli insetti, come farfalle e falene, devono trovare le piante giuste su cui nutrirsi e, nel caso delle femmine, per deporre le loro uova”, ha detto Lin. “Questa è una decisione cruciale perché i bruchi dipendono interamente dalla pianta selezionata per la sopravvivenza. A differenza degli umani, che mangiano un’ampia varietà di cibi per rimanere in salute, molti erbivori di insetti specializzati nell’alimentazione solo di poche specie vegetali. L’ipotesi dell’aroma saliente aiuta a spiegare perché alcuni insetti sono altamente specializzati mentre sono più flessibili nella loro dieta.”
Gli altri autori sul documento sono Wei-Ping Chan e persino Dankowicz dell’Università di Harvard; Calling Cai dell’Università del Texas Austin; Yun Hsiao della National Taiwan University; e Kadeem Gilbert della Michigan State University.
La National Science Foundation degli Stati Uniti, il National Science and Technology Council di Taiwan e il programma di borse di studio di Yushan del Ministero della Pubblica Istruzione di Taiwan hanno finanziato questo lavoro.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com