Operaie o regine?
Lo decide il microRNA vegetale
4 settembre 2017 -
Elisa Liberatore - Stampa Stampa
Una ricerca cinese
svela il ruolo chiave del microRNA vegetale – ingerito con il cibo
durante la fase larvale – sullo sviluppo delle api in operaie o
regine.
È ben noto che tra
le api a rendere regine o operaie non sono le differenze genetiche ma
la diversa dieta delle larve. Larve alimentate principalmente con
polline d’api sono destinate a diventare operaie mentre è la pappa
reale a renderle, in futuro, regine. Le differenze fenotipiche tra
api appartenenti alle due “caste” sono rilevanti: le operaie
hanno piccole dimensioni e sono sterili, mentre le regine raggiungono
dimensioni maggiori, sono fertili e più longeve. Proteine, zuccheri
e acidi grassi contenuti in abbondanza nella pappa reale sono stati
associati alla iper-crescita delle regine, ma molti aspetti
dell’effetto della dieta sullo sviluppo larvale restano oscuri. Uno
studio cinese apparso su PLOS Genetics indica un nuovo elemento
chiave nella differenziazione delle api: il microRNA vegetale
contenuto in grandi quantità nel polline d’api.
Un microRNA è una
corta sequenza (di una ventina di nucleotidi) di RNA non codificante
che contribuisce a regolare l’espressione dei geni. I ricercatori
cinesi avevano già osservato come, in alcune specie animali,
microRNA vegetale presente nel cibo potesse accumularsi nei tessuti e
lì svolgere la propria funzione regolatrice. Hanno dunque ipotizzato
che un analogo effetto potesse contribuire a determinare, nelle larve
di api, lo sviluppo futuro in operaie o regine.
I ricercatori hanno
dapprima campionato il microRNA vegetale presente nel polline d’api
e nella pappa reale, sospettando di trovarne un quantitativo maggiore
nel cibo delle operaie: infatti, il polline d’api è una miscela di
pollini e miele e dunque primariamente di origine vegetale, a
differenza della pappa reale, secreta da apposite ghiandole delle api
nutrici. Confermata questa loro prima ipotesi, hanno studiato
l’effetto del microRNA vegetale sullo sviluppo delle larve
applicando diverse metodologie.
In una prima fase
dello studio, test di laboratorio sono stati condotti direttamente su
larve di api. I ricercatori hanno verificato che, alimentando le
larve con un polline d’api sintetico arricchito di microRNA
vegetale la crescita delle stesse è risultata più lenta di quella
di larve dalla stessa colonia alimentate con polline naturale.
Inoltre, da adulte le api alimentate in laboratorio sono risultate
più piccole, leggere e con ovaie di minor dimensione delle compagne api.
Successivamente,
grazie a metodi di bioinformatica, i ricercatori hanno identificato
un totale di 96 geni d’ape sui quali il microRNA vegetale
proveniente da 16 diverse specie di piante è in grado di agire,
ognuno target di un microRNA specifico. Alcuni dei 96 geni sono
direttamente coinvolti nello sviluppo delle api in regine o operaie,
come il gene denominato amTOR. Un’elevata attività di amTOR
infatti determina la trasformazione delle larve in regine, mentre una
sua inibizione comporta lo sviluppo di tratti da operaie anche in
larve alimentate con pappa reale. AmTOR è il target del microRNA
miR162a, che, secondo lo studio cinese, è in grado di inibirne
l’espressione.
Effetti simili di
inibizione della crescita sono stati riscontrati anche su esemplari
di Drosophila melanogaster alimentati con il polline sintetico
arricchito. Sebbene i moscerini della frutta non abbiamo una
differenziazione in caste come le api, in questa specie sono
conservati i percorsi molecolari che nelle api determinano il
dimorfismo regina/operaia. Anche nei moscerini dunque un maggior
contenuto di microRNA nella dieta comporta uno sviluppo più lento,
il raggiungimento di dimensioni minori, sia negli esemplari maschi
che nelle femmine, e nelle femmine una fertilità ridotta. I
ricercatori hanno inoltre identificato il gene coinvolto nella
crescita, denominato dmTOR, che presenta un sito attivo affine ad
amTOR, sul quale miR162a può legarsi.
Lo studio svela
dunque un complesso meccanismo di interazione tra regno vegetale e
regno animale, e offre nuovi spunti per ricerche sulla co-evoluzione.
Riferimenti: PLOS
Genetics
