Descobreixen un gen clau als cicles diari i anual del pulgó del pésol, aplicable al control de plagues
Investigadors de l’Institut de Biologia Integrativa de Sistemes (I2SysBio), centre mixt de la Universitat de València (UV) i del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC), entre d’altres centres, han descobert que el gen de la proteïna Pigment-Dispersing Factor (PDF), que forma part del rellotge circadià dels insectes (el responsable dels ritmes diaris), també es troba al pulgó del pésol. La investigació s’ha publicat en la prestigiosa revista Open Biology, on, a més, una imatge d’aquest treball és la portada del mes de juliol.
“Aquesta investigació és important per entendre com es regulen els cicles biològics, no només de pulgons, sinó de nombrosos insectes, i per traçar el disseny d’estratègies o eines per controlar-los. Idealment, si poguérem evitar l’entrada anual en diapausa (estat fisiològic d’inactivitat) d’un insecte vector o plaga, aquest seria incapaç de resistir les dures condicions de l’hivern. I viceversa, si induïm la diapausa en un període benigne, l’insecte estarà absent, cosa que evitarà els seus danys potencials”, afirmen David Martínez Torres, catedràtic de Genètica (UV) i investigador de l’I2SysBio i Gustavo L. Rezende, investigador distingit al centre mixt.
La investigació ha descobert que el gen PDF està present en totes les espècies de pulgons, quan, després de 10 anys des de la publicació del primer genoma del pulgó del pésol, ja es donava per fet que aquests insectes no tenien aquest gen. A més, “també, hem localitzat les neurones que produeixen aquest neuropèptid (petites proteïnes que actuen com a missatgers químics) i les seues connexions, d’una banda, amb fotoreceptors i, de l’altra, amb cèl·lules implicades en la resposta mitjançant la via de la insulina”, segons els dos investigadors del Grup de Recerca “Cicles Biològics de Pulgons” de l’I2SysBio.
El treball, a més, confirma que en dies curts es produeix més neuropèptid que en dies llargs, cosa que podria ser un senyal (o part d’aquest) que informa sobre el fotoperíode (o durada del dia), segons els investigadors.
Els animals posseeixen adaptacions conegudes com a ritmes biològics enfront dels ritmes de la Terra. Els ritmes circadians són adaptacions als canvis diaris, mentre que els estacionals són importants davant dels canvis al llarg de l’any. Entre aquests últims podem destacar les migracions d’aus o la hibernació dels óssos i la diapausa en insectes. Però cal anticipar-se a l’arribada del mal temps, i no cal equivocar-se i migrar abans d’hora o fer-ho massa tard i per això la pista més fiable és la durada del dia.
El fotoperiodisme és la capacitat que tenen nombroses espècies per detectar els canvis en la durada del dia (fotoperíode) i respondre amb canvis en la seua fisiologia o comportament. En insectes es coneix només de manera molt parcial com funciona el sistema fotoperiòdic i en algunes espècies s’ha demostrat la implicació de PDF (que forma part del rellotge circadià de tots els insectes). Els pulgons són insectes fotoperiòdics per excel·lència, amb un cicle vital absolutament determinat pel fotoperíode.
En aquest sentit, segons Martínez Torres i Gustavo L. Rezende, “en pulgons, PDF pareixia que estava absent. El nostre treball demostra la presència d’una forma molt diferent de PDF en pulgons i localitza les cèl·lules en què es produeix, així com les connexions i la quantitat, que varien amb el fotoperíode. Això ens porta a proposar que PDF estaria implicat en la transmissió del missatge fotoperiòdic que modula la resposta estacional a aquests insectes”. Després de la descripció del fotoperiodisme per primera vegada en plantes el 1920, l’any 2023 es compleix el centenari de la descripció dels pulgons com els primers animals fotoperiòdics.
Aquesta investigació, en què també participen Francesca Sara Colizzi i Charlotte Helfrich-Förster de la Universität Würzburg a Alemanya i Jan A. Veenstra de la Université de Bordeaux a França, ha tingut el suport del Ministeri de Ciència i Innovació, el Ministeri d’Universitats (Ajudes María Zambrano) i per fons de la Unió Europea (Programa Horitzó 2020).