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Svelato il mistero dei vermi parassiti: “rubano” i geni dei loro ospiti per manipolarne il comportamento

Un nuovo studio ha dimostrato che i vermi nematomorfi rubano i geni dei loro ospiti attraverso il trasferimento genetico orizzontale, manipolando poi il loro sistema nervoso e portandoli a compiere azioni, spesso letali, utili per completare il loro ciclo vitale

di GreenReport.it   

Lo studio “Massive horizontal gene transfer and the evolution of nematomorph-driven behavioral manipulation of mantids”, pubblicato su Current Biology da un team di ricercatori giapponesi guidato da Tappei Mishina del RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research (BDR) ha scoperto che «i parassiti manipolano i loro ospiti utilizzando geni rubati che probabilmente hanno acquisito attraverso un fenomeno chiamato trasferimento genico orizzontale». Al RIKEN BDR ricordano che «molti parassiti manipolano il comportamento dei loro ospiti per garantirne la sopravvivenza e la capacità di riprodursi. I vermi di crine mostrano uno degli esempi più sofisticati di questo tipo di controllo del comportamento. I vermi nematomorfi nascono nell’acqua e utilizzano insetti acquatici come le effimere per fare l’autostop verso la terraferma, dove stanno fermi finché non vengono mangiati da insetti terrestri come grilli o mantidi. Una volta che un verme di crine raggiunge questi ospiti, inizia a crescere e manipola il comportamento dell’ospite. Il verme nematomorfe maturo induce infine l’ospite a saltare in acqua, spesso fino alla morte definitiva dell’ospite, in modo che possa completare la sua missione vitale e riprodursi».

Studi precedenti avevano suggerito che i vermi nematomorfi cambiassero i percorsi biologici dei loro ospiti e aumentassero lo spostamento verso la luce, il che porta gli ospiti ad avvicinarsi all’acqua. Gli scienziati ritengono che questo sia possibile grazie a molecole che imitano quelle del sistema nervoso centrale degli ospiti. Ma come esattamente questi parassiti abbiano sviluppato questo tipo di mimetismo molecolare rimaneva un mistero.

Per rispondere a questa domanda, i ricercatori giapponesi hanno analizzato l’espressione genetica dell’intero corpo in un verme nematomorfe Chordodes prima, durante e dopo aver manipolato la sua mantide religiosa ospite e hanno scoperto «Oltre 3.000 geni dei vermi che venivano espressi maggiormente quando gli ospiti venivano manipolati e 1.500 geni dei vermi che venivano espressi di meno». Invece, «L’espressione genetica nel cervello della mantide non è cambiata, e in effetti non poteva essere distinta da quella riscontrata nelle mantidi non infette». Per gli scienziati, «questi risultati indicano che i vermi nematomorfi producono le proprie proteine ​​per manipolare il sistema nervoso dei loro ospiti».

I ricercatori hanno poi cercato in un database delle proteine ​​per esplorare le origini dei geni che i vermi ematomorfi Chordodes utilizzano per manipolare le mantidi e Mishina evidenzia che «sorprendentemente, molti dei geni dei vermi nematomorfi che potrebbero svolgere un ruolo importante nella manipolazione dei loro ospiti erano molto simili ai geni delle mantidi, suggerendo che siano stati acquisiti attraverso il trasferimento genetico orizzontale». Il trasferimento genico orizzontale è un processo biologico in cui i geni vengono trasferiti da un organismo a un altro, ma non attraverso la riproduzione. Può avere conseguenze evolutive significative, consentendo agli organismi di acquisire rapidamente nuovi geni o funzioni, aiutandoli potenzialmente ad adattarsi a nuovi ambienti o stili di vita».

Ulteriori analisi hanno supportato l’idea che il mimetismo molecolare osservato nei nematomorfi Chordodes sia probabilmente il risultato del trasferimento genetico orizzontale dalle mantidi. In particolare, è stato scoperto che «oltre 1.400 geni del verme nematomorfe Chordodes corrispondono a quelli delle mantidi, ma erano assenti o molto diversi dalle specie di vermi nemetomorfi che non utilizzano le mantidi come ospiti». 

Gli autori dello studio concludono che «i numerosi geni mimetici da noi identificati sono probabilmente il risultato di molteplici eventi di trasferimento genetico orizzontale da varie specie di mantidi durante l’evoluzione dei vermi nematomorfi. Questi geni, in particolare quelli associati alla neuromodulazione, all’attrazione per la luce e ai ritmi circadiani, sembrano svolgere un ruolo nella manipolazione dell’ospite».

Il trasferimento genico orizzontale è uno dei modi principali in cui i batteri si evolvono per resistere agli antibiotici e Mishina ritiene che «se troveremo più esempi di trasferimento genico orizzontale tra organismi multicellulari, acquisiremo informazioni su questo fenomeno e sull’evoluzione in generale. I numerosi casi di trasferimento genetico orizzontale che abbiamo riscontrato nel nematomorfe possono essere un buon modello di studio. Utilizzando questo modello, speriamo di identificare i meccanismi alla base del trasferimento genico orizzontale e di far avanzare la nostra comprensione dell’adattamento evolutivo».

A cura di GreenReport.it

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