Per questo scarabeo, la "serata romantica" arriva ogni due giorni: il ciclo di 48 ore del grande scarabeo nero chafer.

18 gennaio 2024

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di Andy Fell, UC Davis

La vita sulla Terra segue un ciclo di 24 ore mentre il pianeta ruota. Gli animali e le piante hanno orologi circadiani incorporati che sincronizzano il metabolismo e il comportamento a questo ciclo giornaliero. Ma uno scarabeo è fuori sincronia con il resto della natura.

Uno studio pubblicato il 18 gennaio in Current Biology esamina uno scarabeo con un ciclo unico di 48 ore. Lo scarabeo nero grande chafer, Holotrichia parallela, è un parassita agricolo in Asia. Ogni altra notte, gli scarabei femmine emergono dal suolo, si arrampicano su una pianta ospite e rilasciano feromoni per attrarre i maschi.

Questo comportamento di accoppiamento degli scarabei femmine è controllato da un "circa-bi-dian" di 48 ore, per motivi ancora misteriosi. Un team guidato da Walter Leal, professore di biologia molecolare e cellulare all'Università della California, Davis, e Jiao Yin all'Accademia cinese delle scienze agrarie, Pechino, voleva sapere se anche la capacità degli scarabei maschi di percepire le femmine era sullo stesso ritmo di 48 ore.

Il laboratorio di Leal a UC Davis studia la percezione chimica negli insetti. Molti insetti, dalle falene alle zanzare, usano il profumo per attrarre un compagno. Gli insetti "avvertono" con le loro antenne, che contengono recettori specializzati che reagiscono a specifiche sostanze chimiche che si diffondono attraverso l'aria.

Il primo passo del team è stato identificare il gene degli scarabei neri grandi chafer per il recettore che reagisce al feromone femminile, che ha il seducente nome di L-isoleucina metilestere, o LIME. Inizialmente i ricercatori hanno clonato 14 geni candidati. Una serie di esperimenti li ha condotti a identificare un gene chiamato HparOR14 come il recettore del feromone sessuale, incidentemente il primo ad essere identificato in una specie di scarabeo.

Dopo aver identificato il gene del recettore, hanno potuto misurare i livelli di trascrizioni del gene HparOR14 durante l'intera vita dello scarabeo e la sua attività nel corso di 48 ore. Hanno scoperto che durante la "serata romantica", quando le femmine si sarebbero arrampicate sulle piante per emettere il profumo, la trascrizione di HparOR14 era più alta dopo il tramonto. Ma l'attività del recettore era bassa nei giorni alternati. (In un esperimento di controllo, la risposta a un segnale chimico proveniente da foglie danneggiate, a indicare cibo per lo scarabeo, rimaneva costante giorno dopo giorno.)

I risultati mostrano che la capacità degli scarabei maschi di rilevare il feromone sessuale femminile avviene secondo un ciclo di 48 ore che coincide con il comportamento di accoppiamento delle femmine.

Perché e come gli scarabei neri grandi chafer abbiano questi cicli di 48 ore è sconosciuto. Gli orologi circadiani (di 24 ore) sono sincronizzati da segnali che cambiano durante un ciclo di 24 ore, il più ovvio dei quali è il sorgere o il tramonto del sole. Ma non ci sono segnali di 48 ore in natura, quindi è ancora un mistero come si stabiliscano i cicli circabidiani degli scarabei neri grandi chafer, incluso come maschi e femmine possano sincronizzarsi tra loro, in modo che tutti sappiano quale notte è la notte dell'appuntamento.

"I ritmi di 24 ore in fisiologia e comportamento sono comunemente osservati negli organismi, dalle batterie agli esseri umani, ma le osservazioni di ritmi di 48 ore in natura sono rare", ha detto la professoressa Joanna Chiu, responsabile del Dipartimento di Entomologia e Nematologia di UC Davis ed esperta di ritmi circadiani, che non ha preso parte al lavoro. "Questo elegante studio del professor Leal e dei suoi collaboratori ci ha fornito una descrizione approfondita di come sia generato il ritmo circabidiano della percezione dei feromoni in questo scarabeo".

Altri autori dello studio sono: Yinliang Wang, Huanhuan Dong, Yafei Qu, Jianhui Qin, Kebin Li, Yazhong Cao e Shuai Zhang, dell'Accademia cinese delle scienze agrarie, Pechino; Yuxin Zhou e Bingzhong Ren, della Northeast Normal University, Changchun, in Cina; e Chen Luo, dell'Accademia di agricoltura e scienze forestali di Pechino.

Informazioni sulla rivista: Current Biology

Prodotto da: UC Davis