Indagine sugli orologi interni di insetti europei e invasivi
Quasi tutti gli organismi sulla Terra sono governati dai loro cicli interni, ritmi biologici naturali che modulano tutti gli aspetti della fisiologia e del comportamento. I più conosciuti sono i ritmi circadiani di 24 ore, che si sono evoluti per anticipare i cambiamenti regolari del giorno e della notte durante la rotazione della Terra intorno al suo asse. I modelli recenti dei cambiamenti climatici a livello globale fanno sì che gli insetti tropicali si stiano espandendo in Europa. Lo studio degli orologi interni di questi insetti e del modo in cui si sincronizzano con l’ambiente è quindi importante, perché molti di essi sono parassiti o potenziali vettori di malattie. Nell’ambito del progetto CINCHRON, finanziato dall’UE, alcuni ricercatori hanno messo a punto una serie di esperimenti per capire meglio il modo in cui l’orologio interno risponde agli stimoli ambientali di luce e buio, caldo e freddo, a livello molecolare e neuronale. Lo studio si è concentrato principalmente sull’insetto modello Drosophila, grazie al repertorio di strumenti genetici molecolari disponibili. «A causa del riscaldamento globale gli insetti parassiti dell’agricoltura e quelli di interesse medico, come le zanzare, stanno espandendo i loro areali geografici», spiega Charalambos Kyriacou, docente di Genetica comportamentale presso l’Università di Leicester. «Dobbiamo capire i cambiamenti del loro comportamento circadiano e le relative risposte al letargo stagionale quando si adattano ai nuovi ambienti temperati», aggiunge.
Comprendere gli orologi interni
Il progetto CINCHRON, che è stato intrapreso grazie al sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, aveva diversi obiettivi principali, fra cui studi estesi dell’orologio biologico degli insetti di interesse economico. Fra questi, la vespa parassitoide Nasonia vitripennis, che può essere utilizzata come agente di controllo biologico per parassitare e uccidere le specie nocive, l’afide del pisello Acyrthosiphon pisum, uno dei principali parassiti dei piselli e dell’erba medica, e Bactrocera oleae, che attacca gli ulivi. «Abbiamo studiato anche due insetti che hanno un’importanza benefica: il baco da seta e il bombo», spiega Kyriacou. L’altro obiettivo principale era formare una nuova coorte di dottorandi nelle tecniche della neurogenetica molecolare e comparativa degli insetti.
Nuovi spunti sulla cronobiologia degli insetti
Il gruppo di ricerca coinvolto in CINCHRON ha ottenuto risultati chiave in quattro aree di interesse: cronobiologia circadiana, stagionale, metabolica e commerciale. Per quanto riguarda la cronobiologia circadiana, sono stati compiuti progressi notevoli nella comprensione del modo in cui l’orologio interno giornaliero mantiene i suoi cicli a temperature diverse, un fenomeno noto come compensazione della temperatura. «In parole povere, nella mosca alcuni neuroni dell’orologio ”ticchettano” rapidamente a temperature calde, mentre altri ticchettano più rapidamente a temperature fredde; quando comunicano, ciò genera un periodo di 24 ore stabile e compensato a temperature diverse», spiega Kyriacou. Per quanto riguarda la biologia stagionale, si è scoperto che gli insetti che vivono in Scandinavia hanno un comportamento circadiano più flessibile rispetto a quelli dell’Europa meridionale e che possono adattarsi facilmente a regimi termici e di illuminazione stagionale estremi. Questo allentamento del controllo dell’orologio circadiano sarebbe utile per una specie invasiva che si adatta ad ambienti più estremi.
Una nuova generazione di entomologi
Il finanziamento è stato usato per formare 15 nuovi dottorandi come ricercatori nell’ambito della moderna cronobiologia molecolare comparativa degli insetti, un campo emergente e importante. Il gruppo di ricerca ha già pubblicato diciassette articoli. «Il finanziamento dell’UE serve soprattutto a formare i giovani in un ambito in rapida espansione, dal punto di vista sia accademico che commerciale», osserva Kyriacou. «Una ricaduta importante per i laboratori ospitanti sono i risultati di ricerca che vengono prodotti e divulgati sotto forma di pubblicazioni.»
Parole chiave
CINCHRON, insetti, cronobiologia, ritmi circadiani, cambiamenti climatici, genetica, strumenti
