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Jul 07, 2023

Conseguenze dell'infezione da Nosema apis per le api mellifere maschi e loro fertilità

Scientific Reports volume 5, Articolo numero: 10565 (2015) Cita questo articolo 5743 Accessi 30 Citazioni 21 Metriche Altmetriche Dettagli Le regine delle api eusociali, le formiche e le vespe si accoppiano solo durante un periodo molto

Scientific Reports volume 5, numero articolo: 10565 (2015) Citare questo articolo

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Le regine delle api, delle formiche e delle vespe eusociali si accoppiano solo durante un periodo molto breve nei primi anni di vita e quindi i maschi producono eiaculati costituiti da un gran numero di spermatozoi di alta qualità. Una selezione così estrema per un’elevata fecondità ha portato i maschi a investire minimamente nella loro sopravvivenza somatica, compreso il loro sistema immunitario. Tuttavia, se i maschi sensibili non sono in grado di proteggere il proprio tessuto riproduttivo dalle infezioni, compromettono la forma fisica della regina se trasferiscono agenti patogeni durante l’accoppiamento. Abbiamo utilizzato l'ape mellifera Apis mellifera e studiato il decorso dell'infezione dell'agente patogeno sessualmente trasmesso Nosema apis. Abbiamo previsto che i maschi delle api mellifere siano sensibili ma proteggano i loro tessuti riproduttivi dalle infezioni. Abbiamo studiato gli effetti delle infezioni da N. apis sull'intestino medio, sulle ghiandole accessorie e sui testicoli accessori e abbiamo quantificato le conseguenze dell'infezione sulla sopravvivenza e sulla fecondità maschile. Abbiamo scoperto che N. apis è in grado di infettare i maschi e, con il progredire delle infezioni, ha avuto un impatto significativo sulla fertilità e sulla sopravvivenza dei maschi più anziani. Anche se confermiamo che i maschi sono in grado di ridurre al minimo le infezioni da N. apis dei loro tessuti riproduttivi, il parassita è presente nell’eiaculato dei maschi più anziani. Di conseguenza N. apis ha sviluppato percorsi alternativi per infettare con successo l'eiaculato e trasmettersi sessualmente.

La biologia dell'accoppiamento di formiche, api e vespe eusociali è davvero spettacolare perché le femmine riproduttive (regine) si accoppiano solo durante un periodo molto breve all'inizio della loro vita quando acquisiscono e immagazzinano una scorta di sperma per tutta la vita1,2,3. Poiché le regine non riforniscono mai lo sperma più avanti nella vita, l'uso e l'economia dello sperma sono stati portati a estremi inimitabili in quelle specie che mantengono colonie con milioni di lavoratori3,4,5,6 e/o sopravvivono sul campo per decenni4,7,8. Per fornire alle regine un numero sufficiente di spermatozoi, i maschi degli insetti sociali hanno sviluppato eiaculati che contengono un gran numero di spermatozoi di qualità eccezionalmente elevata3,9. La produzione e il mantenimento di tali eiaculati prima dell'accoppiamento comportano costi sostanziali per i maschi degli insetti eusociali5,10. Si ritiene quindi che operino ai loro limiti fisiologici, dove anche il minimo disturbo o alterazione del loro ambiente può comprometterne la fertilità11. Inoltre, per massimizzare il loro potenziale riproduttivo, è stato scoperto che questi maschi investono solo in minima parte nella loro sopravvivenza somatica5,10.

L'immunità degli insetti sociali maschi è influenzata anche dalla loro genetica perché provengono da uova non fecondate e sono animali aploidi, il che si ipotizza aumenti ulteriormente la loro suscettibilità ai parassiti12. Pertanto, è particolarmente interessante studiare le sfide immunitarie derivanti da infezioni parassitarie nei maschi di insetti eusociali. Il lavoro empirico ha confermato che le risposte immunitarie degli insetti sociali maschi sono costantemente inferiori a quelle delle lavoratrici, ad esempio nelle formiche tagliafoglie13, nelle formiche dei boschi14 o nei bombi15. Si ritiene che la conseguente suscettibilità dei maschi degli insetti sociali al parassitismo abbia portato a una serie di adattamenti del ciclo di vita, che riducono il rischio di infezione dei maschi: ad esempio, hanno una durata di vita breve, sono completamente dipendenti dai lavoratori e non forniscono alcun aiuto per gli insetti sociali. la loro colonia. Tuttavia, è noto che gli insetti sociali ospitano una serie di parassiti, che si diffondono facilmente attraverso le loro colonie costituite da un gran numero di individui imparentati, compresi i maschi16,17. La suscettibilità maschile potrebbe quindi ridurre l’opportunità di una colonia di controllare le infezioni e compromettere ulteriormente l’idoneità della colonia, soprattutto se tali infezioni riducono la fecondità maschile, l’aspettativa di vita o la competitività. Infine, la suscettibilità maschile potrebbe anche consentire agli agenti patogeni di diffondersi attraverso i loro corpi e infine infettare i loro organi riproduttivi. In tal caso, gli agenti patogeni trasmessi sessualmente potrebbero quindi infliggere costi intergenerazionali. Tuttavia, le malattie sessualmente trasmissibili e le loro conseguenze non sono state studiate in modo approfondito negli insetti sociali18,19,20. Qui ipotizziamo che i maschi degli insetti sociali dovrebbero ridurre al minimo il rischio di diffondere una malattia alle regine proteggendo i loro tessuti riproduttivi dalle infezioni parassitarie.