Ecco il primo trasferimento genico (noto) dalla pianta a un organismo animale

Una mosca bianca che infesta diverse colture ha “sottratto” un gene alle piante per eluderne le difese. La scoperta, da poco descritta in un articolo pubblicato sulle pagine di Cell, potrebbe avere applicazioni nel controllo mirato dei parassiti.

Uno studio i cui risultati sono stati pubblicati lo scorso 25 marzo sulla rivista Cell ha descritto un fenomeno mai documentato prima: l’acquisizione, da parte di un insetto, di un gene proveniente da una pianta. Che cosa aggiunge questa curiosa scoperta alle nostre conoscenze sul trasferimento genico tra gli organismi? E come potremmo sfruttarla a nostro favore? Ripercorriamo passo per passo la ricerca, a partire dal suo piccolo protagonista: una mosca bianca particolarmente temuta dagli agricoltori.

Lo studio

Il gruppo di ricerca si è concentrato su un piccolo insetto appartenente alla famiglia degli aleurodidi, conosciuti anche come “mosche bianche delle piante”. Si tratta di Bemisia tabaci, la mosca bianca del tabacco (dalla prima coltura sulla quale è stata identificata, nel 1889), nota agli agricoltori in quanto parassita di molte specie vegetali, soprattutto nelle zone tropicali e subtropicali. Questo insetto è particolarmente temuto – e studiato – perché è resistente a vari insetticidi, può farsi vettore di diversi virus delle piante e può nutrirsi anche di vegetali che per altri insetti sono tossici. Molte piante, infatti, producono composti organici che rientrano nella categoria dei glicosidi fenolici. Questi composti rappresentano un’arma di difesa, in quanto sono tossici per quasi tutti gli insetti erbivori, tranne, appunto, per Bemisia tabaci.

Gli autori dell’articolo pubblicato su Cell hanno svelato il segreto dietro questa caratteristica della mosca bianca del tabacco. Si tratta di un gene, chiamato BtPMaT1, già riscontrato nelle piante che producono i glicosidi fenolici, e che le rende immuni agli effetti di questi composti. Curiosamente BtPMaT1 è risultato presente anche nel genoma di un organismo animale, l’insetto protagonista dello studio.

Dopo la scoperta, i ricercatori hanno manipolato il genoma di alcune piante di pomodoro affinché iniziassero a produrre molecole di RNA in grado di silenziare tale gene. Hanno quindi verificato che quasi tutti gli esemplari di Bemisia tabaci che si nutrivano di queste piante morivano, poiché non erano più protetti contro l’azione dei glicosidi fenolici.

Il trasferimento genico orizzontale

Lo studio ha suscitato scalpore nella comunità scientifica di riferimento, perché un simile trasferimento genico non era mai stato osservato prima. Solitamente, nelle piante e negli animali il trasferimento di geni avviene soprattutto all’interno della specie e in verticale, dalla generazione precedente a quella successiva, tramite la riproduzione asessuata o sessuata, a seconda degli organismi.

Talvolta accade, però, che il trasferimento di materiale genetico avvenga tra organismi non legati da rapporti di discendenza e in questi casi che si parla di trasferimento genico orizzontale. Negli organismi che non sono dotati di un vero e proprio nucleo (i procarioti, come archei e batteri) si tratta di un fenomeno piuttosto frequente, al punto che, per esempio, è davvero complicato strutturare per questi organismi un preciso albero filogenetico, che ricostruisca con esattezza i loro rapporti di “parentela”. È questo uno dei motivi per cui alcuni esperti ritengono che sia più opportuno in questi casi parlare, più che di un albero della vita, di una rete della vita, per dar conto dei numerosi processi di scambio di materiale genetico, che di fatto formano dei veri e propri intrecci.

Seppure più raramente, il trasferimento genico orizzontale può avvenire anche in organismi eucarioti come piante e animali, le cui cellule hanno un nucleo definito. Per esempio, è noto il caso di alcuni afidi che hanno acquisito geni di origine fungina che permettono loro di sintetizzare carotenoidi.

Per la prima volta, da pianta a insetto

Questa volta ci troviamo, però, di fronte al primo evento documentato che coinvolge piante e insetti. Come hanno messo in luce i ricercatori, è affascinante il fatto che il parassita si serva delle stesse strategie di difesa adoperate dalle piante. Si tratta di un esempio di coevoluzione: specie che vivono a stretto contatto hanno influito ciascuna sull’evoluzione dell’altra.

Come si è riusciti a stabilire che il gene trovato nella Bemisia tabaci sia di origine vegetale? Per fugare ogni dubbio i ricercatori si sono serviti di metodi bioinformatici, attingendo alle vaste banche-dati che custodiscono i genomi degli organismi. In questo modo hanno appurato che nessun gene simile è presente negli insetti, mentre è possibile riscontrarlo nelle piante. Elaborazioni statistiche dei dati hanno inoltre permesso di escludere la possibilità di trovarsi di fronte a geni sorti nell’insetto e nelle piante in modo indipendente.

Non è ancora noto quando e in che modo il gene della pianta abbia raggiunto l’insetto (in particolar modo le cellule della sua linea germinale, cioè quelle che contengono materiale genetico trasmissibile alla prole), ma l’ipotesi è che sia stato un virus a “dare un passaggio” al gene. Il virus potrebbe aver attaccato la pianta, inglobato il gene, e questo sarebbe poi stato trasferito all’insetto che si nutre della pianta stessa. Poiché questo gene aumenta le possibilità dell’insetto di sopravvivere e riprodursi, il vantaggio conferito può essere il motivo evolutivo della sua conservazione.

Le possibili applicazioni

Oltre che affascinante, la scoperta apre a possibili applicazioni nel campo del controllo dei parassiti che infestano le colture. Conoscere così da vicino le modalità di difesa utilizzate da Bemisia tabaci potrebbe consentire, per esempio, di elaborare strategie che interferiscano in modo mirato su questo specifico meccanismo. Ciò potrebbe avvenire senza mettere in pericolo altri insetti, come per esempio le api, che da tempo registrano una sensibile diminuzione delle popolazioni. L’ipotesi è allo studio da parte degli esperti del controllo degli insetti in agricoltura, un campo di ricerca molto attivo e complesso.