Arma letale: la vespa parassita che usa un virus per manipolare il suo ospite

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Polydnavirus: la vespa usa il suo virus simbionte

Ormai da oltre un anno, purtroppo, sentiamo parlare continuamente di virus. Microorganismi capaci di evolvere ed adattarsi al proprio ospite, così rapidamente, da costringerci a cambiare le nostre vite. Ma cosa sta realmente dietro al loro successo? Perché, nonostante i nostri sforzi, i virus riescono ad aggirare le nostre difese?

Per rispondere a queste domande, vi porteremo alla scoperta di una famiglia di virus che, nel mondo animale, riesce addirittura a manipolare il suo ospite. Stiamo parlando del Polydnavirus, un virus simbionte di una vespa parassita di bruchi. Il DNA di questo virus, durante l’evoluzione, si è integrato perfettamente in quello della vespa, diventando di vitale importanza per la vespa stessa. In altre parole, la vespa parassita usa il virus per manipolare il suo ospite e guadagnare un vantaggio nella riproduzione. Vediamo assieme come, per capire anche la potenza di queste entità biologiche.

Il sistema vespa-bruco-virus

La vespa va alla ricerca del suo ospite esplorando le foglie di diverse piante. Il bruco, ignaro di tutto, sarà impegnato a cibarsi il più possibile durante la sua fase larvale, per compiere poi la metamorfosi in una splendida farfalla o falena. Una volta che la vespa ha individuato il suo ospite, si posa sul suo dorso e inietta le uova con il pungiglione direttamente nel corpo del bruco. Successivamente, le larve della vespa si ciberanno del bruco dall’interno, completando il loro sviluppo. È alquanto macabro lo ammettiamo, ma le vie dell’evoluzione sono misteriose e infinite. La vespa però, non inietta solo le uova all’interno del bruco ma anche il Polydnavirus (Fig. 1). Il virus è così pronto per manipolare il comportamento del bruco, favorendo la schiusa delle uova e lo sviluppo della prole della vespa.

Sistema vespa-bruco-virus
Figura 1 – Schema di parassitismo del sistema vespa-bruco-virus; nel cerchio si vede l’ovipositore della vespa che inietta emociti, l’uovo e il Polydnavirus all’interno del bruco. [Fonte: Wikipedia]

Come la vespa parassita usa il virus: il bruco ingordo

Trichoplusia ni è una falena notturna i cui bruchi si cibano prevalentente di Brassicaceae, di cui fa parte il comune cavolo (Fig. 2). Il suo parassita è la vespa Copidosoma floridanum che, come detto precedentemente, impianta le uova all’interno del bruco insieme al virus. Il Polydnavirus prima di tutto interferisce con le difese immunitarie del bruco, facendo si che le uova al suo interno possano svilupparsi fino a schiudersi. Inoltre, in maniera sorprendente, il virus induce il bruco a mangiare molto di più di un bruco non infetto. In questo modo, lo sfortunato ospite non farà altro che crescere e accumulare massa, preparandosi inconsapevolmente a diventare la cena della prole della vespa. Dunque, la vespa parassita usa il suo virus per aumentare la disponibilità di cibo per le larve.

vespa parassita e bruco
Figura 2 – Vespa parassita Copidosoma floridanum (A); larva di Trichoplusia ni durante il pasto (B). [Fonte: Entomology today (A); Wikipedia (B)]

Il virus riescie a manipolare anche la risposta difensiva delle piante

È bene ricordare che le piante non sono degli esseri immobili incapaci di difendersi. Vi diciamo questo perchè hanno evoluto delle strategie di difesa per proteggersi dall’attacco degli erbivori. Non potendo muoversi, rilasciano una serie di sostanze chimiche che le proteggono da infezioni patogene e scoraggiano un erbivoro dal cibarsene. Mentre nel caso precedente il bruco era portato a mangiare quasi il doppio del normale, in questo nuovo esempio, il Polydnavirus riesce addirittura ad aggirare le difese della pianta.

Stiamo parlando della vespa parassita Microplitis croceipes e del suo ospite, i bruchi della falena Helicoverpa zea (Fig. 3). Il virus iniettato, in questo caso, non porta il bruco a mangiare di più ma agisce sulla produzione di specifici enzimi salivari. Un esperimento condotto sulla pianta di pomodoro, di cui il nostro bruco va ghiotto, ha mostrato come gli enzimi salivari del bruco, durante il pasto, inducano una risposta difensiva da parte della pianta stessa. Questo potrebbe influenzare il bruco e spingerlo a mangiare meno, mettendo in dubbio la sopravvivenza della prole della vespa.

Ma la nostra vespa ha la sua arma segreta. Infatti, è stato dimostrato come il virus sia in grado di bloccare la produzione di enzimi salivari nel bruco e, di conseguenza, ostacolare le difese della pianta. In questo modo, il bruco si assicurerà il nutrimento necessario al suo sviluppo e, sfortunatamente, diventerà a sua volta il cibo del suo parassita. Quindi, la vespa parassita usa il virus per manipolare il bruco-ospite e, indirettamente, questo ha un effetto anche sulla difesa delle piante.

vespa parassita e larva parassitata
Figura 3 – Vespa parassita Microplitis croceipes (C); larva di bruco parassitata (D), i bozzoli bianchi contengono le pupe di vespa dopo la metamorfosi. Le larve di vespa si sono cibate del bruco dall’interno e ora, attendono di di completare lo sviluppo nel bozzolo.
[Fonte: Wikimedia (C); Wikipedia (D)]

Conclusioni

I virus, grazie alla loro capacità di replicarsi velocemente, sono in grado di accumulare mutazioni ed adattamenti che ne garantiscono il loro successo. Gli esempi di cui abbiamo parlato oggi non fanno altro che ricordarci quanto incredibili siano questi microorganismi. Possono saltare da una specie ad un’altra con estrema facilità e modificare la biologia dell’ospite a loro vantaggio. Inoltre, sono in grado di fare breccia nel sistema immunitario dell’ospite indebolendolo. Ma, nulla è perduto. L’ospite troverà la maniera di difendersi, nella straordinaria e perpetua corsa agli armamenti dell’evoluzione.

Fonti

  • Tan CW, Peiffer M, Hoover K, Rosa C, Acevedo FE, Felton GW. (2018) Symbiotic polydnavirus of a parasite manipulates caterpillar and plant immunity. Proc Natl Acad Sci U S A. 115(20):5199-5204. doi: 10.1073/pnas.1717934115. Epub 2018 Apr 30. PMID: 29712862; PMCID: PMC5960290.
  • Tian D, Peiffer M, Shoemaker E, Tooker J, Haubruge E, et al. (2012) Salivary Glucose Oxidase from Caterpillars Mediates the Induction of Rapid and Delayed-Induced Defenses in the Tomato Plant. PLoS ONE 7(4): e36168. doi:10.1371/journal.pone.0036168

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