Afidi del Mais: Svelato il Ruolo Chiave dei Batteri Endosimbionti nella Loro Espansione

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di una scoperta affascinante che ci tocca da vicino, soprattutto se avete a che fare con l’agricoltura o semplicemente vi incuriosisce come funziona il nostro pianeta. Parliamo di un piccolo insetto, l’afide del mais (*Rhopalosiphum maidis*), che negli ultimi anni sta diventando un problema sempre più serio nei campi di mais europei. Ma la cosa davvero intrigante è *perché* sta succedendo. E la risposta, amici miei, potrebbe nascondersi… dentro l’afide stesso!

Un Nemico Piccolo ma Tenace

L’afide del mais non è un novellino. È conosciuto da tempo come un parassita dei cereali, specialmente del mais, in Nord America. Ma negli ultimi cinque anni, abbiamo notato un aumento preoccupante delle sue popolazioni qui in Europa – Germania, Polonia, Ungheria, e dal 2019 anche in Romania. Immaginate campi interi infestati, con danni economici che potrebbero raggiungere cifre astronomiche. Il mais è una coltura fondamentale per molti paesi europei, e questa espansione rapida ci ha messo di fronte a una domanda cruciale: cosa sta succedendo?

Fino ad ora, le armi a nostra disposizione erano limitate: insetticidi sintetici e il controllo biologico con parassitoidi imenotteri. Ma per capire come contrastare efficacemente questo piccolo invasore, dovevamo scavare più a fondo. E se vi dicessi che la chiave potrebbe essere una sorta di “superpotere” microbico che l’afide si porta dentro?

Il Mondo Nascosto Dentro l’Afide: Gli Endosimbionti

Vedete, gli afidi non sono mai soli. Vivono in stretta simbiosi con una comunità di batteri interni, chiamati endosimbionti. Alcuni sono “obbligati”, cioè essenziali per la sopravvivenza dell’afide, come il famoso Buchnera aphidicola. Questo batterio è un vero e proprio compagno di vita, che fornisce all’afide nutrienti essenziali (come gli amminoacidi) che mancano nella linfa delle piante di cui si nutre.

Ma poi ci sono i batteri “facoltativi”, una sorta di “optional” che possono conferire vantaggi extra. Tra questi, i più noti sono Serratia symbiotica, Wolbachia, Hamiltonella defensa, Regiella insecticola e altri. Questi batteri possono passare da madre a figlia (trasmissione verticale) ma anche tra diverse linee di afidi (trasmissione orizzontale), e sembrano giocare un ruolo fondamentale nell’adattamento degli afidi a diverse condizioni. Pensate a:

• Tolleranza a temperature estreme (caldo e freddo).
• Adattamento a nuove piante ospiti.
• Difesa contro nemici naturali come i parassitoidi.
• Aiuto nel metabolismo e nella digestione.

Insomma, un vero arsenale microbico! La nostra ipotesi era proprio questa: e se i cambiamenti climatici e le diverse pratiche agricole stessero influenzando questa comunità batterica interna, dando agli afidi del mais una marcia in più per espandersi?

La Nostra Indagine sul Campo (e in Laboratorio)

Per rispondere a questa domanda, abbiamo intrapreso uno studio ambizioso. Per quattro anni (dal 2020 al 2023), abbiamo monitorato le popolazioni di afidi del mais in Romania, coprendo un’area vastissima di 200.000 chilometri quadrati. Abbiamo scelto campi di mais rappresentativi di diverse condizioni climatiche (dal caldo-umido al temperato-umido, dal continentale temperato al continentale fresco) e diversi sistemi di gestione agricola (da quelli ad alto input e grandi dimensioni a quelli più piccoli e a basso input).

Abbiamo raccolto centinaia di campioni di afidi (per la precisione, 585 campioni analizzati geneticamente, concentrandoci sui dati dal 2021 al 2023 quando le infestazioni erano più diffuse) e abbiamo usato tecniche avanzate di sequenziamento del DNA (basate sul gene 16S rRNA) per “fotografare” la comunità batterica presente in ogni popolazione di afidi. Volevamo vedere se c’erano differenze significative tra le diverse aree e, soprattutto, se queste differenze potevano essere collegate all’aumento delle infestazioni che stavamo osservando.

Cosa Abbiamo Scoperto? Una Correlazione Sorprendente!

I risultati sono stati illuminanti e, devo dire, piuttosto netti.
Prima di tutto, abbiamo confermato l’espansione: anno dopo anno, abbiamo visto aumentare il numero di campi infestati e la gravità delle infestazioni. Nel 2020, solo alcuni campi mostravano una presenza limitata di afidi; nel 2023, tutti i campi monitorati erano infestati, spesso in modo grave.

Ma la vera sorpresa è arrivata dall’analisi dei batteri endosimbionti. Abbiamo scoperto che il fattore principale che determinava la composizione di questa comunità microbica era il clima (spiegava oltre l’88% della variazione!). Le diverse pratiche agricole sembravano avere un ruolo minore rispetto alle condizioni climatiche regionali.

E qui arriva il punto cruciale: abbiamo trovato una correlazione lineare positiva fortissima tra l’aumento del tasso di infestazione dei campi di mais e la frequenza di due batteri facoltativi specifici: Serratia symbiotica e Wolbachia. Questo era particolarmente evidente nelle aree con climi più estremi (quelli molto caldi e umidi e quelli continentali freschi). Più afidi c’erano, più questi due batteri erano abbondanti al loro interno.

Al contrario, abbiamo osservato una tendenza opposta per il batterio obbligato, Buchnera aphidicola. Man mano che le infestazioni aumentavano, la sua abbondanza relativa all’interno degli afidi tendeva a diminuire, sempre in quelle stesse condizioni climatiche estreme.

Perché Questo Cambiamento è Così Importante?

Questa scoperta è fondamentale perché suggerisce un meccanismo biologico preciso dietro l’espansione dell’afide del mais. Sembra che, di fronte a condizioni climatiche che stanno cambiando e diventando forse più estreme (sia calde che fredde), l’afide stia “rimodulando” la sua squadra di aiutanti microbici.

Buchnera aphidicola, pur essendo essenziale, è noto per essere sensibile alle alte (e forse anche basse) temperature. Potrebbe essere che in climi più difficili, questo batterio non riesca più a svolgere al meglio le sue funzioni o a garantire la fitness ottimale dell’afide.

Ed è qui che entrano in gioco Serratia symbiotica e Wolbachia.
* Serratia symbiotica è stata collegata in altri studi alla difesa contro lo stress termico (sia caldo che freddo) e potrebbe anche aiutare nella nutrizione o nel superare le difese della pianta. La sua alta frequenza nei climi estremi del nostro studio supporta fortemente questa ipotesi. Abbiamo trovato anche altre specie di Serratia (come S. marcescens e S. ureilytica) in minor quantità, il cui ruolo è ancora da chiarire ma potrebbe contribuire all’adattabilità.
* Wolbachia è un altro simbionte affascinante, noto per influenzare la riproduzione degli insetti (favorendo le linee asessuate, comuni negli afidi) e per conferire resistenza a stress abiotici (come temperature estreme) e a patogeni. La sua abbondanza crescente insieme a quella di Serratia suggerisce un ruolo combinato nel potenziare la capacità dell’afide di prosperare dove prima magari faticava.

In pratica, sembra che l’afide stia sacrificando un po’ del suo “vecchio” alleato essenziale (*Buchnera*) per fare spazio a nuovi “specialisti” (*Serratia* e *Wolbachia*) più adatti a fronteggiare le sfide del cambiamento climatico. Questo “scambio” microbico potrebbe essere l’arma segreta che sta permettendo all’afide del mais di conquistare nuovi territori e diventare un problema così serio in Europa.

Abbiamo trovato anche altri batteri, come Shigella (forse acquisita dalle piante?) e Vibrio (probabilmente dall’acqua di irrigazione), ma la loro presenza era meno costante e il loro ruolo nell’adattamento dell’afide è ancora tutto da dimostrare.

Uno Sguardo al Futuro: Implicazioni per la Difesa del Mais

Questa ricerca non è solo una curiosità scientifica. Capire questi meccanismi ha implicazioni pratiche enormi per la gestione integrata dei parassiti (IPM). Se l’espansione dell’afide è così strettamente legata ai suoi simbionti, forse potremmo sviluppare strategie di controllo più mirate e sostenibili.

Invece di affidarci solo a insetticidi ad ampio spettro (che in Europa sono anche meno disponibili per questo parassita rispetto agli USA), potremmo pensare a soluzioni che interferiscano con questa simbiosi cruciale? Magari agenti biochimici che colpiscano selettivamente Serratia o Wolbachia, rendendo l’afide meno resistente agli stress ambientali? È una strada ancora lunga e che richiede molta ricerca, ma apre scenari nuovi e potenzialmente più rispettosi dell’ambiente.

Certo, altri fattori come la fertilizzazione, le pratiche di lavorazione del suolo e la biodiversità generale dell’agroecosistema giocano sicuramente un ruolo nell’espansione degli afidi, e saranno necessarie ulteriori ricerche per comprendere appieno queste complesse interazioni.

Ma per la prima volta, abbiamo una prova forte che collega direttamente il cambiamento climatico, la variazione nei batteri endosimbionti e l’aumento esplosivo di un parassita agricolo chiave su vasta scala geografica. È un chiaro esempio di come i cambiamenti globali possano avere effetti a cascata, arrivando a influenzare persino i microbi che vivono dentro un piccolo insetto, con conseguenze dirette sulla nostra agricoltura e produzione alimentare. Continueremo a studiare questi affascinanti equilibri nascosti, perché capirli è fondamentale per proteggere le nostre colture nel futuro.

Fonte: Springer