Ovisacchi Sotto la Lente: Il DNA Rivela Guerre Segrete tra Ragni e Parassitoidi!

Ciao a tutti! Avete mai osservato da vicino un ovisacco di ragno? Quel piccolo batuffolo di seta, spesso nascosto tra le foglie o in un angolo buio, sembra innocuo, quasi banale. Ma vi assicuro che al suo interno si cela un universo di interazioni complesse, un vero e proprio campo di battaglia in miniatura! Come scienziato, sono sempre stato affascinato da questi mondi nascosti e dalle storie che possono raccontare. In particolare, mi intrigano le relazioni tra i ragni e i loro nemici naturali più subdoli: i parassitoidi.

Chi sono i nemici nei bozzoli?

Immaginate delle minuscole vespe, a volte più piccole di una capocchia di spillo, che riescono a localizzare gli ovisacchi, perforare la seta protettiva e deporre le proprie uova all’interno di quelle del ragno. Le larve di vespa, una volta schiuse, si nutrono delle uova ospiti dall’interno, uccidendole e sviluppandosi al loro posto. Un dramma silenzioso che regola le popolazioni di ragni in natura!

Capire chi sono questi parassitoidi e quali ragni prediligono è fondamentale per comprendere le dinamiche degli ecosistemi. Pensate ai ragni: sono predatori generalisti importantissimi, tengono sotto controllo le popolazioni di insetti. I parassitoidi, a loro volta, controllano i ragni. È una catena complessa, una rete trofica affascinante.

I vecchi metodi: pazienza e… frustrazione!

Tradizionalmente, per studiare queste interazioni, ci armavamo di santa pazienza. Raccoglievamo gli ovisacchi in campo e li portavamo in laboratorio, aspettando per giorni, a volte settimane, che qualcosa emergesse: o i piccoli ragnetti (l’ospite) o le vespe adulte (i parassitoidi). Questo metodo, chiamato rearing (allevamento), ha però i suoi limiti:

• È lungo e laborioso.
• Spesso il tasso di successo è basso: magari non emerge nulla perché le uova non erano fertili o i parassitoidi sono morti.
• Identificare correttamente sia i ragnetti appena nati sia le minuscole vespe richiede una grande esperienza tassonomica, che non sempre è disponibile. A volte, soprattutto con stadi giovanili, è quasi impossibile basandosi solo sulla morfologia.

Insomma, per anni abbiamo raccolto solo pezzi di un puzzle molto più grande.

La rivoluzione del DNA Metabarcoding

Ma oggi abbiamo un’arma potentissima: il DNA metabarcoding! Sembra un nome complicato, ma l’idea è geniale. Invece di aspettare che qualcosa emerga, analizziamo direttamente il DNA presente all’interno dell’ovisacco. È come fare un’indagine forense sulla scena del crimine!

Prendiamo l’ovisacco intero, estraiamo tutto il DNA presente – quello del ragno madre, delle sue uova, dei parassitoidi che le hanno attaccate, e magari anche di qualcos’altro… – e lo sequenziamo in massa. Utilizzando specifici “marcatori” genetici (nel nostro caso, un pezzo del gene mitocondriale COI, una sorta di codice a barre universale per gli animali), possiamo identificare tutte le specie presenti contemporaneamente. È una tecnica rapida ed efficiente che sta rivoluzionando l’ecologia molecolare.

La nostra avventura nel Bengala Occidentale

Nel nostro studio, pionieristico in questo campo specifico, abbiamo deciso di applicare il DNA metabarcoding proprio agli ovisacchi di ragno. Siamo andati in giro per diverse località del Bengala Occidentale, in India, tra il 2021 e il 2023, a raccogliere questi piccoli tesori biologici.

Prima, però, abbiamo comunque effettuato l’allevamento tradizionale in laboratorio per circa 21 giorni. Questo ci è servito per confrontare i risultati e validare il metodo molecolare. Abbiamo osservato quattro scenari possibili:
A) Emergevano sia i ragnetti sia i parassitoidi.
B) Emergevano solo i parassitoidi (povero ragno!).
C) Emergevano solo i ragnetti (il ragno ce l’aveva fatta!).
D) Non emergeva nulla (un mistero…).

I campioni dello scenario A sono stati preziosissimi: li abbiamo usati come “mock samples”, campioni di controllo. Sapevamo già chi era emerso (li avevamo identificati, almeno in parte, morfologicamente e con DNA barcoding classico sui singoli individui), quindi potevamo verificare se il metabarcoding sull’ovisacco “vedeva” le stesse cose.

Dopo l’allevamento, abbiamo preso cinque ovisacchi rappresentativi (M1-M5), li abbiamo sezionati per vedere se c’era qualcosa di non schiuso, e poi via con l’estrazione del DNA e l’analisi di metabarcoding! Abbiamo amplificato il gene COI, preparato le librerie per il sequenziamento Illumina MiSeq (una macchina che legge milioni di sequenze di DNA in parallelo) e poi abbiamo usato software bioinformatici (come QIIME 2, DADA2, VSEARCH) per ripulire i dati, raggruppare le sequenze simili in “Molecular Operational Taxonomic Units” (MOTUs – diciamo, delle specie molecolari) e identificarle confrontandole con i database pubblici come NCBI BLAST.

Scoperte sorprendenti dal DNA

E qui viene il bello! I risultati sono stati strabilianti. Mentre con l’allevamento avevamo identificato circa 10 taxa di artropodi, il DNA metabarcoding ne ha svelati ben 28! Di questi, 14 rappresentavano proprio le associazioni ospite-parassitoide che ci interessavano.

Ecco alcune delle scoperte più eccitanti:

• Un ospite per Baeus in India: Abbiamo trovato DNA della vespa parassitoide Baeus sp. associato a DNA di un ragno della famiglia Linyphiidae nell’ovisacco M3. L’allevamento non ci aveva dato questa informazione! È la prima volta che si documenta un ospite per Baeus in India.
• Identificazione dell’ospite confermata: Nei nostri campioni di controllo (M4 e M5), il DNA metabarcoding ha correttamente identificato il ragno ospite come Myrmarachne cf. melanocephala (un ragno salticide che imita le formiche), confermando le analisi fatte sui singoli ragnetti emersi.
• La complessità di Idris: Abbiamo trovato diverse sequenze riconducibili al genere Idris (un altro gruppo comune di parassitoidi di uova di ragno). L’analisi genetica suggerisce che potrebbero esserci più specie di quanto la sola morfologia lasciasse intendere, anche se l’identificazione a livello di specie è difficile per la scarsità di dati di riferimento.
• Un intruso inaspettato: Aphanogmus! In due ovisacchi (M1 e M2), abbiamo trovato DNA (e anche resti fisici impigliati nella seta!) di una vespa del genere Aphanogmus (famiglia Ceraphronidae). Questa è stata una vera sorpresa, perché nessuno aveva mai segnalato queste vespe negli ovisacchi di ragno!

Il mistero di Aphanogmus: Parassitoide o turista per caso?

La scoperta di Aphanogmus ci ha fatto grattare la testa. Queste vespe di solito parassitizzano larve di altri insetti (coleotteri, ditteri, altri imenotteri), non uova di ragno. E non sembrano avere adattamenti morfologici per penetrare la fitta seta degli ovisacchi. Allora, che ci facevano lì?

La nostra ipotesi, supportata anche dal ritrovamento nello stesso ovisacco (M1) di DNA di Feltiella (un moscerino cecidomiide predatore di acari), è che la presenza di Aphanogmus fosse incidentale. Forse l’ovisacco era su una foglia dove c’erano anche pupe di Feltiella, e Aphanogmus è emerso come parassitoide di queste pupe, rimanendo poi goffamente impigliato nella seta del vicino ovisacco. Il fatto che ne abbiamo trovati solo uno o due individui per caso, spesso danneggiati, supporta questa idea. Non sembra essere parte della catena trofica diretta legata alle uova di ragno, ma la sua presenza ci racconta comunque qualcosa sulla complessità dell’ambiente circostante!

Non solo parassitoidi: le tracce della cena della mamma ragno!

Un altro aspetto affascinante del metabarcoding è che non rileva solo l’ospite e i suoi parassitoidi diretti. Abbiamo trovato anche DNA di altri insetti, come alcune falene (Lepidoptera, es. Scirpophaga incertulas, Spodoptera sp.) e ditteri (Diptera). Potrebbero essere “falsi positivi”? Forse, ma è più probabile che si tratti dei resti delle prede cacciate dalla mamma ragno prima di deporre le uova! I ragni sono predatori voraci, e tracce del loro ultimo pasto possono rimanere sull’ovisacco o essere incorporate nella seta.

Questo apre una finestra incredibile non solo sull’interazione ospite-parassitoide (che è già al terzo/quarto livello trofico), ma sull’intera rete alimentare che ruota attorno al ragno. Il DNA ci permette di vedere chi mangia chi, e chi parassitizza chi, in un modo molto più completo.

Le sfide e il futuro: un potenziale enorme (ma serve un buon catalogo!)

Ovviamente, il DNA metabarcoding non è una bacchetta magica priva di sfide.

• Contaminazione: Bisogna stare molto attenti in laboratorio per evitare che DNA estraneo contamini i campioni.
• Bias dei primer: I “primer” (le molecole che usiamo per “agganciare” e copiare il DNA target) potrebbero funzionare meglio per alcune specie che per altre, sottostimando la presenza di alcuni taxa. Abbiamo dovuto fare delle prove, perché primer raccomandati da altri studi per gli artropodi terrestri nel nostro caso non hanno funzionato bene!
• Il grande limite: i database di riferimento! L’identificazione delle sequenze dipende dalla disponibilità di sequenze di riferimento ben identificate nei database pubblici (come GenBank). Per molti gruppi, specialmente per i minuscoli parassitoidi e molti ragni, questi database sono ancora molto incompleti. Spesso riusciamo ad arrivare al genere, a volte solo alla famiglia, ma raramente alla specie con certezza assoluta, a meno che non ci sia un match quasi perfetto (>98% di identità).

Nonostante queste sfide, il nostro studio dimostra che il DNA metabarcoding degli ovisacchi di ragno è uno strumento potentissimo per svelare complessi nascosti di ospiti e parassitoidi, che altrimenti rimarrebbero invisibili. Ci permette di ottenere informazioni preziose sulle reti trofiche e sulla biodiversità in modo molto più rapido ed efficiente rispetto al passato.

Il prossimo passo? Costruire librerie di riferimento del DNA più complete e accurate, sia per i ragni che per i loro parassitoidi. Una volta fatto questo, potremo usare il metabarcoding per esplorare queste affascinanti interazioni ecologiche con una profondità senza precedenti e capire davvero come funzionano questi intricati ecosistemi. È un campo di ricerca entusiasmante, e siamo solo all’inizio!

Fonte: Springer