L’enzima digestivo di origine batterica nei coleotteri dalle corna lunghe è apparso nella sua evoluzione

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L’habitat principale delle larve di coleottero dalle lunghe corna è il tessuto legnoso, difficile da digerire per la maggior parte delle creature. Ma le larve di coleottero dalle lunghe corna hanno enzimi unici che possono disintegrare le diverse parti della parete cellulare della pianta.

Recentemente, gli scienziati hanno concentrato la loro attenzione su una serie di enzimi digestivi che sono unici per questa specie di coleotteri.

Hanno riportato indietro gli antichi enzimi, che sono apparsi per la prima volta in un antenato coleottero dalle lunghe corna.

L’enzima di origine batterica del coleottero dalle lunghe corna

(Foto: CHRIS DELMAS/AFP via Getty Images)

I coleotteri dalle corna lunghe sono stati in grado di distruggere i componenti principali della parete cellulare vegetale che costituiscono la maggior parte del loro pasto, grazie a duplicazioni geniche antiche e recenti, trasferimento genico orizzontale dai batteri allo scarafaggio e altri processi, secondo ScienceDaily.

A causa della loro alimentazione sul legno degli alberi morti e del successivo ritorno dei nutrienti al ciclo naturale, le larve di coleottero dalle corna lunghe svolgono un ruolo significativo negli ecosistemi delle foreste.

Le larve di alcune specie di coleotteri dalle lunghe corna possono persino nutrirsi del legno di alberi ancora in crescita o crescere all’interno del legno trattato, il che può causare notevoli danni economici.

Con la lignificazione, o l’inclusione della lignina nella parete cellulare della pianta, viene creato il legno.

I polisaccaridi cellulosa e xilano, così come la lignina polimerica, sono i componenti principali del legno e sono difficili da decomporre per la maggior parte degli organismi.

I coleotteri dalle corna lunghe contengono enzimi che aiutano ad abbattere i componenti delle pareti cellulari delle piante, proprio come fanno i coleotteri fogliari, i tonchi e gli scarabei della corteccia.

I ricercatori hanno accoppiato l’analisi evolutiva con la produzione di enormi quantità di dati funzionali per fornire una risposta.

Un esame approfondito della storia evolutiva di questo gruppo di enzimi nei coleotteri dalle lunghe corna è stato prodotto analizzando un totale di 113 enzimi GH5 2 di 25 specie.

La relazione tra loro ha rivelato come funzionavano, cioè quali polisaccaridi potevano abbattere.

Almeno quattro duplicazioni geniche hanno dato origine a ciascun gene.

La sequenza genica dell’enzima originale, che è stato trasmesso dai batteri a un antenato dei moderni coleotteri dalle lunghe corna, è stata scoperta dai ricercatori grazie a studi comparativi.

Hanno studiato la sua efficacia su una varietà di polisaccaridi significativi della parete cellulare delle piante dopo averli espressi con successo nelle cellule cellulari.

Questi studi hanno fornito la prova cruciale che l’enzima cellulasi originale era “promiscuo” o accelerava la conversione di substrati aggiuntivi come lo xilano e il glucomannano, oltre a scomporre la cellulosa.

Secondo l’autore iniziale, Na Ra Shin, questa capacità avrebbe potuto essere un requisito prima che questi enzimi sviluppassero la specificità del substrato durante la duplicazione genica.

La capacità degli insetti di digerire componenti specifici del materiale vegetale indica che il trasferimento genico orizzontale era estremamente importante in questo processo.

Secondo Yannick Pauchet, ci sono prove crescenti che lo sviluppo di capacità metaboliche uniche attraverso il trasferimento genico orizzontale sia stato cruciale per l’evoluzione di molte creature diverse.

Una delle famiglie di insetti più numerose e variegate è il coleottero dalle lunghe corna.

La capacità stimata di oltre 36.000 specie di coleotteri dalle lunghe corna di abbattere il cibo precedentemente indigeribile e quindi creare nuovi habitat è senza dubbio un fattore chiave del loro successo evolutivo.

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Scarabeo dalle corna lunghe

Qualsiasi delle oltre 25.000 specie di coleotteri (coleotteri dell’ordine degli insetti) che portano il nome comune “longicorn” hanno antenne molto lunghe, come per Britannica.

Sebbene questi coleotteri si trovino in tutto il pianeta, i tropici sono i luoghi in cui sono più comuni.

Hanno una dimensione compresa tra due e 152 mm (meno di 1/8 e circa sei pollici).

Quando si aggiungono le antenne, la loro lunghezza potrebbe, tuttavia, aumentare di due o tre volte.

Molti adulti, come la vespa europea Clytus arietes, visitano i fiori e hanno modelli di colore che ricordano le vespe in giallo, nero e arancione.

Alcune specie tropicali di Clytus sembrano e si comportano come formiche.

Gli Pterognatha gigas africani sembrano una macchia di lichene o muschio con alcune antenne sporgenti.

Poiché la parte anteriore della larva paffuta è allungata per darle un aspetto arrotondato, le larve giallastre o bianche sono talvolta indicate come trivellatrici dalla testa tonda.

La larva mangia fino a due anni sulle piante legnose perforandole con i suoi potenti denti. Quando è il momento giusto, la larva crea un tunnel verso l’esterno, si impupa all’interno dell’albero e poi emerge come un nuovo adulto attraverso questo tunnel.

I coleotteri dalle lunghe corna possono essere i principali parassiti di alberi da legno e da polpa, alberi paesaggistici, alberi da frutto e piante ornamentali legnose a causa del loro comportamento noioso del legno.

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