Se sabe que los insectos dependen de la protección microbiana durante las etapas de desarrollo inmóviles, como los huevos.
por Daniel Fleiter, Instituto Max Planck de Biología Tübingen
Pero a pesar de la susceptibilidad de las pupas a los desafíos antagónicos, el papel de los microbios para garantizar la defensa durante la metamorfosis de un insecto sigue siendo una pregunta abierta. Científicos de Alemania y Panamá han descubierto ahora una nueva asociación defensiva entre un hongo y un escarabajo de la hoja. El microbio proporciona una capa protectora alrededor de las pupas del escarabajo y, por lo tanto, evita la depredación. A cambio, el escarabajo dispersa el hongo a su planta huésped, ampliando su área de distribución. Ahora publicado en Current Biology , los investigadores presentan los resultados de su estudio.
Las interacciones antagónicas están muy extendidas en la naturaleza, lo que estimula la evolución de los rasgos protectores. En los insectos, como en otros animales, la simbiosis con los microbios beneficiosos puede servir como fuente de adaptaciones defensivas.
En su estudio, biólogos del Instituto Max Planck de Biología en Tübingen, la Universidad de Tübingen, ambos de Alemania, y el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales de Panamá, descubrieron una asociación mutualista entre el ascomiceto Fusarium oxysporum y Chelymorpha alternans, un escarabajo de la hoja : El El hongo protege las pupas del escarabajo de la hoja contra los depredadores. Y a cambio, el escarabajo dispersa el hongo a sus plantas hospederas y así contribuye a su transmisión.
«El hongo retuvo un perfil metabólico que refleja su doble estilo de vida», explica Hassan Salem, líder del grupo de investigación del Instituto Max Planck de Biología y autor principal del estudio. «Nuestros hallazgos muestran un mutualismo que garantiza la protección de las pupas para un escarabajo herbívoro, por un lado, a cambio de la diseminación y propagación de simbiontes, por otro lado», agrega Salem.
Una dimensión microbiana para la defensa pupal
Investigaciones anteriores en numerosos sistemas de estudio describieron tales asociaciones con microbios e insectos mediante el examen de huevos y otras fases juveniles. Pero para la etapa crítica de pupa, el papel de la protección microbiana permaneció sin explorar. Y a pesar de que las aves y algunos roedores representan una amenaza para las pupas, son más bien los depredadores y parasitoides más pequeños, como los escarabajos de tierra, las hormigas y las avispas, los que los persiguen en la naturaleza.
«Se sabe que las adaptaciones estructurales y químicas protegen a las pupas contra los depredadores y otras amenazas. Pero los microbios también parecen desempeñar un papel importante cuando consideramos cómo se defiende un escarabajo durante la metamorfosis», comenta Aileen Berasategui, investigadora de carrera temprana en el Cluster of Excellence. «Controlling Microbes to Fight Infections» (CMFI), Universidad de Tübingen y primer autor del estudio.
Una capa microbiana protectora
El equipo de investigación se vio impulsado por la observación de que parece formarse un crecimiento microbiano denso al inicio de la pupa. Los enfoques basados en secuencias y cultivos revelaron que este crecimiento era Fusarium oxysporum. Para comprender y demostrar su hipótesis de una asociación mutua, los investigadores realizaron estudios de campo en Panamá mientras exploraban las tasas de supervivencia de las pupas con y sin el hongo protector.
Con base en una investigación de seguimiento con plantas de camote, el equipo de investigación determinó además que el escarabajo de la hoja transporta y distribuye el hongo a las plantas no infectadas. Como los escarabajos llevan el hongo en las patas durante la etapa adulta, esto resultó en una infección generalizada de las plantas.
El escarabajo de la hoja Chelymorpha alternans pertenece a la subfamilia Cassidinae de escarabajos de la hoja. Muchos miembros de este grupo parecen tener las características morfológicas de la simbiosis con Fusarium oxysporum, siendo la más llamativa la capa microbiana que cubre las pupas. Cuándo evolucionó la simbiosis y cómo se mantiene son preguntas centrales que los miembros de este equipo internacional esperan descubrir.
Más información: Aileen Berasategui et al, El escarabajo de la hoja Chelymorpha alternans propaga un patógeno vegetal a cambio de protección pupal,
Current Biology (2022). DOI: 10.1016/j.cub.2022.07.065
