Symbiotic bacteria inhabiting tephritid flies: a worldwide specific interaction

Diverse specie di insetto si sono evolute in associazione con i loro batteri simbionti. Questo è il caso di alcuni membri dei Tephritinae, la più specializzata sottofamiglia delle mosche della frutta (Diptera: Tephritidae), che ospitano nell’intestino batteri simbionti coevoluti e trasmessi in maniera verticale, conosciuti come “Candidatus Stammerula spp.”. Nella mosca dell’olivo, Bactrocera oleae, i batteri simbionti sono localizzati nel bulbo esofageo, un diverticolo presente nel capo della mosca, e identificati con il nome di “Candidatus Erwinia dacicola”. Questo lavoro, basato su due principali studi, si focalizza su diversi aspetti delle relazioni filogenetiche che intercorrono tra le mosche della frutta e i loro batteri simbionti. Il primo lavoro studia la presenza di specifici batteri simbionti in 15 delle 25 specie descritte di tefritidi endemici dell’Arcipelago delle Hawaii, uno spettacolare esempio di radiazione adattativa, e le relazioni molecolari che intercorrono con i simbionti delle Tephritinae non Hawaiiani. Inoltre è stata analizzata la concordanza evolutiva tra la filogenesi dell’insetto rispetto a quella del simbionte. Uno specifico simbionte è stato individuato mediante saggi di PCR in tutti gli individui analizzati e nominato “Candidatus Stammerula trupaneae”, in quanto incluso nel gruppo monofiletico formato da Ca. Stammerula spp. La filogenesi dell’insetto ospite è stata ricostruita analizzando due regioni del DNA mitocondriale (16S rDNA e COI-tRNALeu-COII), mentre il gene batterico 16S rRNA è stato utilizzato nell’analisi del simbionte. Le filogenesi dell’ospite e del simbionte sono state quindi comparate e valutate per lo studio del modello di congruenza filogenetica e cospeciazione. La congruenza tra la filogenesi delle Tephritinae Hawaiiane e i loro batteri simbionti suggerisce un ridotto, ma significativo livello di cospeciazione. L’evoluzione dei caratteri ancestrali, basata su tre aspetti dell’insetto quali l’isola di origine, la pianta ospite e il tessuto vegetale attaccato dalla mosca, è stata infine ricostruita sulla base della filogenesi del simbionte ipotizzando la presenza di cospeciazione. Il secondo studio analizza la variabilità genetica del simbionte della mosca dell’olivo, Ca. Erwinia dacicola, insieme al grado di differenziazione genetica di B. oleae, su un ampio raggio della sua distribuzione geografica, comprendendo molte regioni del Mediterraneo e alcuni campionamenti puntiformi in Sud Africa, California e Pakistan. Tre aplotipi batterici, con una significativa distribuzione geografica, sono stati identificati ed è stata esclusa la coesistenza di diversi aplotipi di Ca. E. dacicola nella stessa mosca. Nelle popolazioni della mosca dell’olivo raccolte nel Mediterraneo, solo due aplotipi batterici (htA e htB), identificati in precedenza nelle popolazioni Italiane, sono stati trovati, mostrando una significativa distribuzione Est-Ovest. Le popolazioni del Sud Africa e della California sono rappresentate in maniera esclusiva da uno dei due aplotipi, rispettivamente htA e htB. Un nuovo aplotipo (htC) inoltre è stato individuato esclusivamente nelle popolazioni Pakistane. D’altro lato, un alto grado di variabilita’ genetica caratterizzato da una certa differenziazione geografica è stato osservato nelle popolazioni di B. oleae analizzate; i nostri risultati mostrano la presenza di 39 aplotipi dell’insetto. Gli aplotipi del simbionte e quelli dell’insetto sono stati quindi confrontati e un’associazione significativa, con una stretta correlazione al territorio, è stata trovata, evidenziando la presenza di una prevalente trasmissione verticale del simbionte durante il ciclo vitale dell’insetto. Inoltre, il fatto che la distribuzione degli aplotipi batterici sia più strettamente correlata al territorio rispetto a quella ritrovata nei numerosi aplotipi dell’insetto ospite, può rappresentare un importante mezzo per ricostruire la dibattuta origine della mosca dell’olivo.