Los escarabajos Lagria han desarrollado rasgos físicos inusuales para proteger a su progenie:pequeñas invaginaciones en la parte posterior de las larvas están habitadas por bacterias defensivas.

Como se muestra en un nuevo estudio, las bacterias simbióticas protegen a los escarabajos de los hongos patógenos durante su desarrollo y también durante la fase de muda, cuando son particularmente vulnerables.

"Los escarabajos de Lagria han encontrado una manera de prevenir infecciones fúngicas dañinas y asegurar la supervivencia de sus crías", dijo Rebekka Janke, de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU). Como parte de su investigación de tesis doctoral, examinó la interacción de simbiontes y escarabajos bajo la supervisión de la Dra. Laura Flórez, quien ahora trabaja como investigadora en la Universidad de Copenhague, y el profesor Martin Kaltenpoth, director del Instituto Max Planck de Ecología Química. .

Los socios colaboradores en Jena y Brasil también participaron en el trabajo de investigación.

Burkholderia gladioli coloniza bolsas en el dorso de las larvas de Lagria

Para los invertebrados como los escarabajos, la cutícula, la armadura de quitina dura con una cubierta delgada que repele el agua, es la primera y más importante línea de defensa contra los depredadores y los patógenos. Sin embargo, también puede servir como hábitat para simbiontes microbianos.

Los investigadores ya habían descubierto a principios del siglo XX que las larvas de Lagria hirta tenían tres pequeños bolsillos en la espalda llenos de bacterias. Unos 100 años después, el profesor Martin Kaltenpoth y la Dra. Laura Flórez demostraron que las hembras de la especie Lagria villosa exprimen la bacteria simbiótica mientras ponen huevos. Estas bacterias protegen sus huevos de infecciones por hongos en el suelo húmedo. Los huevos sin esta defensa proporcionada por la bacteria Burkholderia gladioli fueron invadidos por hongos de moho.

En su último trabajo publicado en The ISME Journal , el equipo de investigación demuestra que los simbiontes bacterianos de Lagria villosa habitan en las invaginaciones del dorso de los insectos durante todo el desarrollo larvario y que estos pequeños bolsillos permanecen abiertos al exterior a través de un estrecho canal. Además, las bolsas no se desprenden durante la muda de las larvas, sino que permanecen intactas durante todo el desarrollo larvario.

"Durante la muda, algunos de los simbiontes se liberan en la superficie de las larvas, donde brindan protección contra la infección por hongos en esta fase crítica", agregó el profesor Martin Kaltenpoth. Lagria villosa son escarabajos Lagriinae que se originaron en África y han estado proliferando en América del Sur desde su introducción en la década de 1970. Completan siete etapas larvarias con las correspondientes etapas de muda antes de convertirse en pupas y, posteriormente, emergen de la pupa como insectos adultos.

La cepa Lv-StB de Burkholderia y el compuesto antifúngico lagriamida verificados

Para futuras investigaciones, Rebekka Janke recolectó muestras de todas las etapas de la vida de los escarabajos de los campos de Brasil para un análisis en profundidad junto con sus colegas de investigación. Los hallazgos revelaron que la cepa simbionte Lv-StB de Burkholderia gladioli, que es vital para la protección durante la etapa de huevo, también es la principal defensora de las etapas de desarrollo posteriores.

La cepa Burkholderia produce un compuesto antifúngico llamado lagriamida, que se encuentra en todas las etapas, es decir, en la superficie de los huevos, larvas, pupas y también en el interior de las cutículas mudadas. Otra investigación reveló que los simbiontes estuvieron presentes durante las etapas larvales de ambos sexos, masculino y femenino. Durante la pupa, las hembras retienen los simbiontes para transmitirlos a la siguiente generación, mientras que los títulos disminuyen en los machos.

“La eliminación de estos ayudantes bacterianos perjudica significativamente la probabilidad de supervivencia de las larvas jóvenes una vez que se exponen a hongos patógenos”, afirmó la Dra. Laura Flórez. Aunque el proceso de muda puede contribuir a la eliminación de intrusos dañinos de la cutícula de los insectos, durante este tiempo la larva también pierde su capa protectora y, por lo tanto, es más susceptible a la infección.

"Los escarabajos de Lagria han encontrado una manera de eludir el problema creando bolsas en la cubierta protectora de su espalda, que permanecen intactas incluso después de repetidas mudas", explica Flórez.

La investigación se publica en The ISME Journal y se basa en investigaciones anteriores publicadas en Frontiers in Physiology . + Explora más

Los escarabajos dependen de "bolsillos traseros" únicos para mantener seguros a los simbiontes bacterianos durante la metamorfosis