Αποκωδικοποίηση του Συμβιωτικού Μυστικού της Μύγας της Ελιάς

Περίληψη

Η μύγα της ελιάς είναι ένα σημαντικό παράσιτο στην περιοχή της Μεσογείου, προκαλώντας σημαντικές ζημιές στις ελαιοκαλλιέργειες και με αποτέλεσμα ετήσιες απώλειες σχεδόν 3 δισεκατομμυρίων ευρώ, κυρίως μέσω της διατροφής των προνυμφών της με καρπούς ελιάς. Η πρόσφατη έρευνα επικεντρώθηκε στη συμβιωτική σχέση μεταξύ της μύγας της ελιάς και του Candidatus Erwinia dacicola, με γενετικές μελέτες που αποκαλύπτουν διαφορετικούς απλότυπους σε διάφορους πληθυσμούς και προτείνουν πιθανές ειδικές για την περιοχή προσεγγίσεις για τη διαχείριση των παρασίτων με βάση αυτή τη βαθύτερη κατανόηση.

The ελιά καρπού (Bactrocera oleae) είναι το πιο σημαντικό παράσιτο του ελαιώνα στην περιοχή της Μεσογείου και παγκοσμίως.

Η ζημιά προκαλείται από τις προνύμφες του, που τρέφονται με τον καρπό της ελιάς, προκαλώντας σημαντικές ποσοτικές και ποιοτικές απώλειες σε καρπούς και λάδι.

Κάθε χρόνο, το παράσιτο ευθύνεται για περισσότερο από το 30 τοις εκατό της καταστροφής όλων των μεσογειακών ελαιοκαλλιεργειών, που ισοδυναμεί με ετήσιες απώλειες σχεδόν 3 δισεκατομμυρίων ευρώ.

Τα εντομοκτόνα είναι από καιρό η κύρια λύση κατά της προσβολής από μύγες της ελιάς, όπως στην περίπτωση πολλών άλλων παρασίτων της ελιάς, όπως η σκόρος ελιάς.

Οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις, όπως η τοξικότητα σε οργανισμούς μη στόχους, η υδάτινη ρύπανση και η μόλυνση της ανθρώπινης τροφικής αλυσίδας, έχουν ως αποτέλεσμα πρόσφατη απόσυρση ενός άνευ προηγουμένου αριθμού εντομοκτόνων συστατικών μέσω της εφαρμογής των κανονισμών της Ευρωπαϊκής Ένωσης.

Επιπλέον, η ευρεία χρήση φυτοφαρμάκων σε συνδυασμό με τους σύντομους κύκλους ζωής των επιβλαβών οργανισμών είχε ως αποτέλεσμα ανθεκτικά στελέχη.

Σε αντίθεση με τα περισσότερα άλλα παράσιτα, ωστόσο, η μύγα της ελιάς βασίζεται σχεδόν εξ ολοκλήρου σε ένα συμβιωτικό βακτήριο, δηλαδή Candidatus Erwinia dacicola.

Οι προνύμφες των εντόμων απαιτούν αυτό το συμβίωμα για να τραφεί με ανώριμες πράσινες ελιές υπερνικώντας τις φυσικές χημικές άμυνες της ελιάς, όπως π.χ. oleuropeinκαι είναι σημαντικός παράγοντας στην ανάπτυξη των προνυμφών όταν τρέφονται με μαύρες ελιές.

Αυξάνει επίσης την παραγωγή αυγών σε ενήλικα θηλυκά κάτω από αγχωτικές συνθήκες.

Λόγω αυτής της μοναδικής σχέσης μεταξύ εντόμου και βακτηρίου, Ca. ΜΙ. Το dacicola αποτελεί αντικείμενο πρόσφατης έρευνας για νέες μεθόδους ελέγχου.

Έχει αποδειχθεί, για παράδειγμα, ότι ορισμένες αντιμικροβιακές ενώσεις, όπως ο οξυχλωριούχος χαλκός και η βιριδιόλη, μπορούν να επηρεάσουν τη συμβιωτική σχέση, οδηγώντας σε διαταραχή της ανάπτυξης των προνυμφών και μειωμένη ανθεκτικότητα στους ενήλικες.

Νέα έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Nature επιδιώκει να παρέχει μια πιο ολοκληρωμένη βάση γνώσεων πάνω στην οποία θα χτιστεί, πραγματοποιώντας την πιο λεπτομερή γενετική μελέτη για τη μύγα της ελιάς και τη συμβίωση της.

Η μελέτη εξέτασε τα βιο-γεωγραφικά πρότυπα και τη γενετική ποικιλότητα των οργανισμών σε 54 πληθυσμούς που εκτείνονται στη Μεσόγειο, την Αφρική, την Ασία και την Αμερική.

Οι ερευνητές εντόπισαν τρεις κύριους βακτηριακούς απλότυπους: htA, htB και htP.

Οι απλότυποι htA και htB κυριάρχησαν στην περιοχή της Μεσογείου, με το htA να επικρατεί στους δυτικούς πληθυσμούς (π.χ. Αλγερία, το Μαρόκο και την Ιβηρική χερσόνησο) και το htB στις ανατολικές περιοχές (π.χ. Ισραήλ, Τουρκία και Κύπρος).

Οι πληθυσμοί της Κεντρικής Μεσογείου εμφάνισαν ένα μείγμα αυτών των απλοτύπων, αντανακλώντας μια ζώνη συμβολής που επηρεάστηκε από τη μετανάστευση και την επιλογή των ποικιλιών ελιάς.

Τα αρχαιολογικά στοιχεία δείχνουν ότι οι ελιές εξημερώθηκαν στην ανατολική Μεσόγειο και εξαπλώθηκαν προς τα δυτικά. Οι ερευνητές σημειώνουν ότι τα γενετικά μοτίβα της μύγας της ελιάς και του συμβιού της ευθυγραμμίζονται με αυτές τις κινήσεις, υποδεικνύοντας ότι η ανθρώπινη επιλογή ποικιλιών ελιάς πιθανότατα επηρέασε την κατανομή και την προσαρμογή του παρασίτου και του συμβιού του.

Για παράδειγμα, η γενετική ανάμειξη των πληθυσμών της κεντρικής Μεσογείου είναι σύμφωνη με την ανάμειξη της ανατολικής και της δυτικής γενεαλογίας ελιάς.

Ο απλότυπος htP, μοναδικός στο Πακιστάν, υπογραμμίζει επίσης τον αρχαίο γεωγραφικό διαχωρισμό και την εξελικτική απόκλιση, με τη χαμηλότερη γενετική ποικιλότητα του συμβιούχου από τη μύγα ξενιστή να υποδηλώνει μια μακροπρόθεσμη συσχέτιση που χαρακτηρίζεται από επιλεκτικές πιέσεις.

Οι πληθυσμοί της Νότιας Αφρικής ήταν εξίσου διακριτοί, αντανακλώντας την εξελικτική ιστορία της μύγας και του ξενιστή της.

Άλλοι γεωγραφικά απομονωμένοι πληθυσμοί, όπως αυτοί που βρέθηκαν στην Κρήτη, την Καλιφόρνια και το Ιράν, ήταν ιδιαίτερα χρήσιμοι στη μοντελοποίηση προτύπων διασποράς και προσαρμογής.

Η Κρήτη, για παράδειγμα, φιλοξενεί κυρίως htA παρά την εγγύτητά της με τις ανατολικές περιοχές, πιθανότατα λόγω της ιστορικής απομόνωσης και της περιορισμένης γονιδιακής ροής.

Οι πληθυσμοί της Καλιφόρνια μοιράζονται απλότυπους συμβίωσης και φιλοξενίας της ανατολικής Μεσογείου, υποστηρίζοντας την υπόθεση της εισαγωγής με τη μεσολάβηση του ανθρώπου από την Τουρκία.

Ομοίως, οι ιρανικοί πληθυσμοί εμφανίζουν ισχυρούς γενετικούς δεσμούς με πληθυσμούς της κεντρικής Μεσογείου, υποδηλώνοντας πρόσφατες εισαγωγές και εξάπλωση στην περιοχή.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτή η βαθύτερη κατανόηση της γενετικής δομής των πληθυσμών της μύγας της ελιάς και των συμβιών τους μπορεί να βοηθήσει στοχευμένες παρεμβάσεις.

Για παράδειγμα, τα διαφορετικά γενετικά προφίλ πληθυσμών του Πακιστάν και της Νότιας Αφρικής μπορεί να απαιτούν προσεγγίσεις για συγκεκριμένες περιοχές.

Η μελέτη υπογράμμισε επίσης τη δυνατότητα αξιοποίησης της βιολογίας συμβίωσης διαχείριση παρασίτων, όπως η διατάραξη του ρόλου του βακτηρίου στην υπερνίκηση της άμυνας της ελιάς.

• Εντόμων Βιοχημεία και Μοριακή Βιολογία