Diversitat en les soques de Wolbachia en un grup complex d’espècies simpàtriques de parasitoides

Molts insectes tenen microbis endosimbionts, d’entre els quals en destaquen per la seva freqüència les bactèries del gènere Wolbachia, que s’hereten per via materna. Per tal d’afavorir la seva transmissió, aquestes bactèries poden manipular trets relacionats amb la reproducció de l’hoste. Per exemple, no és rar que els mascles de l’hoste infectats per una soca de Wolbachia siguin incompatibles amb femelles no infectades o infectades per una altra soca de la bactèria. Així mateix, els individus infectats i no infectats poden mostrar diferències en les preferències d’aparellament induïdes per la bactèria. Aquestes alteracions poden actuar com a barreres reproductives i com a mecanisme d’especiació dels hostes, per bé que són molt escassos els estudis que ho demostren.

El complex grup dels damers (gènere Melitaea) i els parasitoides especialistes del gènere Cotesia que els ataquen, ofereixen un sistema d’estudi molt interessant per esbrinar el possible rol de Wolbachia en els processos de diversificació d’aquests parasitoides. Estudis previs combinant dades moleculars amb experiments de comportament han demostrat que les diferents espècies de Melitaea són parasitades per espècies críptiques de Cotesia que utilitzen un rang d’hostes molt estret. A Catalunya, en concret, s’ha comprovat que cada espècie de Melitaea i Euphydryas és atacada majoritàriament per una espècie de Cotesia especialista, que utilitza exclusivament aquest hoste (Kankare et al., 2005. Biol. J. Linn. Soc., 86: 45-65). El treball que es presenta explora la possibilitat que l’especialització extrema que mostren les Cotesia que ataquen les papallones dels gèneres Melitaea i Euphydryas hagi estat mediada per la presència d’endosimbionts del gènere Wolbachia.

Com a pas previ es van seqüenciar extractes de DNA de 323 mostres de Cotesia obtingudes a partir de la cria de la majoria d’espècies de Melitaeini del Paleàrtic i de dues espècies de Nord-Amèrica. En el 17,7% de les mostres es va detectar la presència de bactèries endosimbionts del gènere Wolbachia. Altres 10 projectes genòmics centrats en espècies de Cotesia va permetre ampliar les seqüències de Wolbachia i caracteritzar les principals soques d’aquesta bactèria en relació als hostes que infecten.

L’anàlisi molecular va permetre establir filogènies tant de Cotesia com de Wolbachia, i comprovar si la diversificació d’aquests organismes està estretament relacionada i podria explicar-se com un procés co-evolutiu entre els parasitoides i el seus microbis endosimbionts. Això seria l’esperable en el cas que Wolbachia creés barreres reproductives en els hostes infectats i afavorís un procés d’especiació. Els resultats, tanmateix, indiquen una manca de congruència entre les filogènies dels dos tipus d’organismes. Així, doncs, es va trobar que espècies de Cotesia poc relacionades genèticament compartien les mateixes soques de Wolbachia, i que altres Cotesia molt properes eren infectades per soques poc relacionades (vegeu la figura adjunta). Això suggereix que els endosimbionts s’han transmès horitzontalment en molts casos, i no únicament per via maternal. Aquesta possibilitat és molt plausible en aquest sistema d’estudi, ja que moltes de les espècies de Cotesia aquí estudiades ocorren en simpatria i comparteixen hàbitats i, els seus hostes (les diferents espècies de Melitaea), les mateixes plantes nutrícies. A més, la transmissió horitzontal també és possible quan parasitoides de diferents gèneres, algun infectat amb Wolbachia, parasiten un mateix hoste. Un exemple és la similitud en les soques detectades a Hyposoter horticola i a Cotesia melitaearum, dos parasitoides pertanyents a famílies distants que, no obstant això, s’han especialitzat en utilitzar Melitaea cinxia com a hoste.

La manca d’una co-divergència entre les soques de Wolbachia i els llinatges de Cotesia no permet descartar del tot que els simbionts ajudin a restringir el flux gènic entre alguns llinatges simpàtrics de Cotesia. Aquest podria ser el cas de dues espècies críptiques del grup de C. melitaearum que ataquen Melitaea didyma i M. trivia, respectivament, i que no sembla que comparteixin les mateixes soques de Wolbachia. Per a poder-ho esbrinar caldrà dur a terme experiments amb creuaments de llinatges infectats amb soques diferents de Wolbachia i estudiar si existeix una incompatibilitat post-aparellament. Això es podria fer, per exemple, a partir d’un estudi microscòpic que permeti detectar si hi ha una incompatibilitat citoplasmàtica en la descendència d’aquests creuaments.

Valerio, F., Martel, C., Stefanescu, C., van Nouhuys, S., Kankare, M., Duplouy, A.

BMC Microbiology, 2024: 319. DOI: 10.1186/s12866-024-03470-7

Vegeu la notícia al web del Museu de Ciències Naturals de Granollers