Los escarabajos tienen una forma inteligente de mantener seguros a los simbiontes durante su metamorfosis: alerta científica

Los insectos, como nosotros, tienen una colección de microbios amigables que los ayudan a mantenerse saludables.

Pero en lugar de crecer como vertebrados inteligentes como nosotros, los insectos sufren una severa desintegración física para metamorfosearse en sus etapas de vida más antiguas.

Como era de esperar, estas deformaciones que cambian la vida complican los arreglos de vida de los microbios.

Este complicado proceso puede desintegrarse por completo y alterar gravemente los órganos y otros tejidos, por lo que los microbios no tienen ninguna posibilidad de sobrevivir al viaje, y mucho menos a la diversión.

La ecologista evolutiva Rebecca Jahnke de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz y sus colegas observaron de cerca este proceso de transformación en los escarabajos oscuros. Lacria villosa Descubra lo que les sucede a sus pequeños ayudantes durante esta agitación.

Los escarabajos ennegrecidos dependen particularmente de muchas especies simbióticas dentro de su microbioma Burkholderia Bacterias para una reproducción exitosa.

Los huevos y las larvas de los escarabajos son susceptibles a las infecciones, pero BurkholderiaLos escarabajos hembra secretan sus óvulos de las glándulas cercanas a sus ovarios y los mantienen seguros al producir su descendencia. policétido que contienen productos químicos Propiedades antimicrobianas.

Como resultado, cierta Burkholderia presion, B. GladioloO Lv-StB, que se ha acostumbrado tanto a vivir una vida lenta dentro del escarabajo que ha perdido toda capacidad de moverse por sí mismo: sus genes y estructuras celulares para el movimiento. casi completamente desaparecidoEntonces depende de los escarabajos para su propia supervivencia.

Jahnke y su equipo rastrearon lo que les sucedió a los microbios utilizando marcadores fluorescentes y escaneos microCT, así como muestras de ADN de las bacterias.

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Después de que las madres escarabajos cubren sus huevos con una sustancia glandular que contiene bacterias, los microbios quedan expuestos en la superficie del huevo durante unos seis días, combatiendo las bacterias parásitas y los hongos hambrientos.

Una vez que el escarabajo bebé sale del cascarón, las bacterias se acumulan en tres pliegues dorsales inferiores profundos como bolsillos traseros en la superficie exterior de la larva. Estos pliegues no solo brindan protección a los simbiontes; Contienen células glandulares que ayudan a las bacterias a crecer con secreciones.

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Pero incluso estos bolsillos se encogen durante el intenso metamorfismo. Sin embargo, permiten que algunas bacterias escapen de la superficie, esta vez hacia la pupa, listas para moverse hacia los órganos reproductivos del escarabajo adulto.

Los investigadores no encontraron nada B. Gladiolo Las pupas ingresan al intestino, por lo que el viaje a sus glándulas anfitrionas no ocurre claramente a través de vías internas.

Entonces, los investigadores colocaron diminutas perlas fluorescentes de poliestireno del tamaño de un simbionte en la pupa en desarrollo. La mayoría de las cuentas terminan alrededor de la punta del abdomen del escarabajo, y una vez que emergen como adultos, sus estuches se abren justo donde solían estar los bolsillos traseros.

«Al modificar los ‘bolsillos’ únicos en sus espaldas, Lacria Los escarabajos conservan sus marcas protectoras para facilitar su transferencia durante la pupa a órganos adultos recién desarrollados». Él dice Laura Flores es ecologista evolutiva de la Universidad de Copenhague.

La etapa final del viaje de la bacteria hacia las glándulas adultas sigue siendo un misterio, y gran parte de este proceso ocurre solo en los escarabajos hembra. Los machos comienzan a perder bacterias desde la etapa de pupa: sus bolsas dorsales son mucho más pequeñas y menos profundas, y los machos adultos carecen de simbiontes.

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Patrones de bolsas de cutícula en larvas y pupas de escarabajo negro hembra (izquierda) y macho (derecha). (Jahnke et al., Fronteras en fisiología2022)

«En la edad adulta, el objetivo principal de los órganos simbiontes parece ser permitir una transmisión exitosa a la etapa de huevo y la próxima generación». explica Flores. «Dado que solo las hembras ponen huevos, los machos adultos no necesitan llevar estos costosos simbiontes, y son un callejón sin salida para las bacterias».

En Insectos sociales como las hormigas, si los individuos pierden algunos compañeros microbianos, pueden volver a sembrarse de otros en el grupo; Los nuevos resultados del estudio proporcionan un ejemplo de cómo los insectos individuales evitan esta pérdida potencial en sus etapas de vida más vulnerables.

«Estos hallazgos indican que la importancia ecológica de los simbiontes ha llevado a la evolución de estructuras especializadas en el huésped para albergar y mantener las bacterias», dijeron Jahnke y sus colegas. Completa su papel.

Este estudio fue publicado Fronteras en fisiología.

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