Come un fungo è in grado di controllare il comportamento delle formiche
Il progetto HETEROGENIUS (Heterogeneous activity underlying the control of animal behaviour by a fungus) ha esaminato il processo dal punto di vista del genoma fungino. Si tratta di un nuovo approccio rispetto a studi precedenti di questo fenomeno, che si concentravano sul comportamento delle formiche. Lo scopo del progetto era capire i complessi meccanismi genetici alla base della manipolazione adattabile del comportamento dell’ospite da parte del parassita. I ricercatori hanno quindi sviluppato protocolli per isolare il fungo trovato in cadaveri di formica raccolti sul campo e per coltivare e mantenere colture fungine. In seguito sono stati sviluppati protocolli d’infezione per ricostruire infezioni da O. unilateralis e manipolazioni del comportamento in condizioni di laboratorio. I tessuti delle formiche sono stati coltivati e associati a uno studio di metabolomica per determinare i metaboliti fungini secreti in diverse parti dell’ospite. Questo ha portato alla scoperta di nuovi depsipeptidi ciclici, un gruppo di micotossine. La tecnica ha rivelato anche diversi secrotomi (proteine secrete) per i tessuti del cervello e dei muscoli delle formiche che reagivano in modo eterogeneo nel cervello di diverse specie di formiche. Inoltre lo studio ha portato alla scoperta dei primi composti candidati che potrebbero essere coinvolti nella manipolazione del cervello. L’RNA della testa di formiche infette (preso in vita e dopo la morte in seguito ai morsi) è stato confrontato con RNA della testa di formiche sane. I risultati hanno indicato che la maggior parte dei geni del fungo sovra regolati durante il comportamento manipolato erano unici all’O. unilateralis. Hanno rivelato anche che il parassita fungino potrebbe regolare le risposte neurali allo stress nell’ospite durante l’azione manipolata del mordere. É stato riscontrato anche che il fungo danneggiava la comunicazione chemosensoriale dell’ospite e causava l’apoptosi. Inoltre gli scienziati hanno scoperto geni sovra regolati durante la manipolazione che potrebbero codificare proteine con effetti sul comportamento, neuropatologie e la biosintesi di metaboliti secondari, come gli alcaloidi. È stato studiato anche il ritmo circadiano del fungo, con studi sul campo che mostrano che il comportamento manipolato che induce le formiche a mordere è sincronizzato a mezzogiorno. Questo indica che sincronizzatori esterni, come la luce e la temperatura, potrebbero avere un’influenza significativa sul comportamento del parassita. HETEROGENIUS ha fornito informazioni preziose sulle interazioni parassita-ospite, specialmente quelle riguardanti la manipolazione del comportamento. La scoperta di geni e metaboliti coinvolti in questo fenomeno darà nuove opportunità alla ricerca applicata nel campo della scoperta di farmaci e del controllo biologico di parassiti degli insetti.
Parole chiave
Formiche carpentiere, Orphiocordyceps unilateralis, HETEROGENIUS, metabolomica, depsipeptide ciclica, micotossine, secrotomi, RNA, ritmo circadiano