Επίδραση ενδο-συμβιωτικών μικροοργανισμών στη συμπεριφορά και βιολογία της μύγας της Μεσογείου (Diptera: Tephritidae)
Authors: Κυρίτσης Γεώργιος 
Published: September 2021

Μελετήθηκε η επίδραση του ενδοκυτταρικού βακτηρίου Wolbachia pipientis σε βασικές παραμέτρους της ζωής της μύγας της Μεσογείου, Ceratitis capitata (Wiedemann) (Diptera: Tephritidae), καταγράφηκε η σύσταση της βακτηριακής κοινότητας του πεπτικού της συστήματος και μελετήθηκε η προβιοτική δράση του απομονωθέντος βακτηριακού είδους Enterobacter sp. στη φυλή Vienna 8 GSS του εντόμου, η οποία εκτρέφεται μαζικά για την κάλυψη των αναγκών των προγραμμάτων εξαπόλυσης στειρωμένων εντόμων (Sterile Insect Technique). Στην πρώτη ενότητα πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο Εντομολογίας και Γεωργικής Ζωολογίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας μελετήθηκαν σε εργαστηριακές συνθήκες και με έντομα αποικιών που εκτρέφονταν σε μικρούς πληθυσμούς, βασικές βιολογικές και συμπεριφορικές προσαρμογές του εντόμου συνεπεία της βακτηριακής μόλυνσης με Wolbachia. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μόλυνση με Wolbachia: α) δεν επηρέασε την πρόοδο της αναπαραγωγικής ωρίμανσης των θηλυκών ούτε το συνολικό αριθμό ώριμων αυγών στις ωοθήκες τους, τόσο εκείνων που τράφηκαν στο στάδιο του ενηλίκου με υδρολυμένη μαγιά και ζάχαρη όσο και εκείνων που τράφηκαν μόνο με ζάχαρη, β) μείωσε τη συχνότητα του σεξουαλικού καλέσματος των αρσενικών της μύγας της Μεσογείου. Η αρνητική επίδραση της μόλυνσης με Wolbachia ήταν εντονότερη στα αρσενικά που είχαν πρόσβαση σε πρωτεΐνη (υδρολυμένη μαγιά) σε σχέση με τα αρσενικά που τρέφονταν αποκλειστικά με ζάχαρη. Επίσης, η εκδήλωση του σεξουαλικού καλέσματος ως ένδειξη της ταχύτητας αναπαραγωγικής ωρίμανσης των αρσενικών έδειξε ότι η βακτηριακή μόλυνση καθυστέρησε τη σεξουαλική ωρίμανση των αρσενικών τόσο σε εκείνα που τράφηκαν με υδρολυμένη μαγιά και ζάχαρη όσο και εκείνων που τράφηκαν μόνο με ζάχαρη, γ) μείωσε δραστικά την ανταγωνιστικότητα σύζευξης των αρσενικών όταν μελετήθηκε σε μικρά ατομικά κλουβιά (όγκου 400 cm3), και τέλος δ) δεν επηρέασε σημαντικά την αποθήκευση σπέρματος στις σπερματοθήκες των θηλυκών. Επίσης, στο πλαίσιο της πρώτης ενότητας πειραμάτων μελετήθηκε η επίδραση της μόλυνσης με Wolbachia των αρσενικών και των θηλυκών ατόμων της μύγας της Μεσογείου στη δεκτικότητα σύζευξης και επανασύζευξης, καθώς και η επίδραση του ιστορικού των συζεύξεων στα δημογραφικά χαρακτηριστικά (ωοπαραγωγή, εκκόλαψη των αυγών, διάρκεια ζωής) μολυσμένων και μη-μολυσμένων με Wolbachia θηλυκών της μύγας της Μεσογείου. Εν συντομία, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι: α) η μόλυνση είτε των θηλυκών είτε των αρσενικών τροποποίησε τα ποσοστά σύζευξης και επανασύζευξης, β) τα μολυσμένα με Wolbachia θηλυκά απόθεσαν περισσότερα αυγά σε σύγκριση με τα μη-μολυσμένα θηλυκά. Η μολυσματική κατάσταση των αρσενικών δεν επηρέασε την ωοπαραγωγή. Ο αριθμός των συζεύξεων (μία ή δύο) των θηλυκών δεν επηρέασε την ωοπαραγωγή τους, γ) η μόλυνση των θηλυκών με Wolbachia μείωσε δραματικά τα ποσοστά εκκόλαψης των προνυμφών. Επιπλέον, το σπέρμα των μολυσμένων αρσενικών έδειξε πως ανταγωνίζεται επιτυχώς το σπέρμα των μη-μολυσμένων αρσενικών για τη γονιμοποίηση των αυγών των μη-μολυσμένων θηλυκών, δ) τα μολυσμένα με Wolbachia επανασυζευγμένα θηλυκά έζησαν περισσότερο από τα μη-μολυσμένα επανασυζευγμένα θηλυκά, παρότι η διάρκεια ζωής δεν διέφερε μεταξύ των μολυσμένων και μη-μολυσμένων θηλυκών που συζεύχθηκαν μόνο μία φορά. Επιπλέον, η επανασύζευξη των θηλυκών επέφερε κόστος στη διάρκεια ζωής μόνο των μη-μολυσμένων θηλυκών. Αντίθετα, η επανασύζευξη των μολυσμένων θηλυκών αύξησε τη διάρκεια ζωής τους σε σύγκριση με τα μολυσμένα θηλυκά που συζεύχθηκαν μόνο μία φορά. Η μολυσματική κατάσταση των αρσενικών δεν επηρέασε τη επιβίωση των θηλυκών σεξουαλικών συντρόφων τους. Η δεύτερη πειραματική ενότητα επικεντρώθηκε στην αξιολόγηση της προοπτικής συνεισφοράς των συμβιωτικών οργανισμών (Wolbachia, βακτήρια του πεπτικού συστήματος) στη μαζική παραγωγή εντόμων υψηλής βιολογικής ποιότητας για εφαρμογή σε προγράμματα καταπολέμησης εντόμων. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν στους χώρους του εργαστηρίου FAO/IAEA Insect Pest Control Laboratory (IPCL), στο Seibersdorf της Αυστρίας. Χρησιμοποιήθηκαν έντομα αποικιών της μύγας της Μεσογείου που εκτρέφονταν σε συνθήκες μαζικής εκτροφής μικρής κλίμακας και εξετάσθηκε η επίδραση του Wolbachia σε βασικές βιολογικές παραμέτρους της αρμοστικότητας των εντόμων καθώς και η προβιοτική δράση του Enterobacter sp.. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το βακτήριο Wolbachia επηρέασε σημαντικά αρκετές παραμέτρους της αρμοστικότητας (fitness) της μύγας της Μεσογείου σε συνθήκες μαζικής εκτροφής μικρής κλίμακας. Η μείωση των ποσοστών εκκόλαψης των προνυμφών και συνεπώς ο μειωμένος αριθμός ανακτηθέντων ενηλίκων, αποτέλεσε το πιο αξιοσημείωτο των ευρημάτων. Επιπλέον, διαπιστώθηκε μείωση στη διάρκειας ανάπτυξης των ανηλίκων σταδίων του πληθυσμού Vienna 8 GSS ως συνέπεια της μόλυνσης. Η φυλή wCer2 του βακτηρίου δεν επηρέασε ούτε τη διάρκεια ζωής ούτε την ωοπαραγωγή των θηλυκών της μύγας της Μεσογείου, παρότι η φυλή wCer4 φαίνεται να επάγει μείωση τόσο της διάρκειας ζωής όσο και της ωοπαραγωγής των μολυσμένων θηλυκών. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν επίσης, ότι η ανταγωνιστικότητα σύζευξης των αρσενικών σε κλωβούς υπαίθρου, η ικανότητα πτήσης των ενηλίκων και η ικανότητα επιβίωσης υπό συνθήκες έλλειψης νερού και τροφής επηρεάζονται σημαντικά από τη φυλή του εντόμου καθώς και από τη φυλή του βακτηρίου (αλληλεπίδραση των δύο γενοτύπων). Τα αποτελέσματα της μελέτης των βακτηρίων του πεπτικού συστήματος συνοψίζονται ως εξής: α) από το πεπτικό σύστημα προνυμφών και ενηλίκων εντόμων (αρσενικών και θηλυκών) απομονώθηκαν τα γένη των βακτηρίων Providencia, Enterobacter, και Acinetobacter, β) η προσθήκη Enterobacter sp., ιδιαίτερα με τη μορφή ζωντανών βακτηρίων στην τροφή των προνυμφών, οδήγησε σε αυξημένο αριθμό νυμφών και ενηλίκων καθώς και σε ταχύτερη ανήλικη ανάπτυξη, κυρίως των αρσενικών, γ) η προσθήκη βακτηρίων στην προνυμφική τροφή δεν επηρέασε το βάρος των νυμφών, την αναλογία φύλου, την ανταγωνιστικότητα σύζευξης των αρσενικών, την ικανότητα πτήσης των ενηλίκων και την ικανότητα επιβίωσης υπό συνθήκες έλλειψης νερού και τροφής. Τα δεδομένα των παραπάνω πειραμάτων συμβάλλουν στην πληρέστερη κατανόηση των βιολογικών μηχανισμών δράσης του συμβιωτικού βακτηρίου Wolbachia και των αλλαγών που επιφέρει η μόλυνση σε βασικές παραμέτρους της βιολογίας και συμπεριφοράς της μύγας της Μεσογείου. Επιπλέον, υπό το πρίσμα των ιδιαίτερων συνθηκών που συνεπάγεται η μαζική εκτροφή των εντόμων, αξιολογήθηκε η επίδραση της βακτηριακής μόλυνσης με Wolbachia και της χορήγησης Enterobacter sp. μέσω της τροφής των προνυμφών σε βασικές βιολογικές παραμέτρους, οι οποίες είναι ενδεικτικές της «ποιότητας» των παραγόμενων εντόμων. Συζητείται η προοπτική συνεισφοράς των συμβιωτικών οργανισμών (Wolbachia, βακτήρια του πεπτικού συστήματος) στην καταπολέμηση της μύγας της Μεσογείου μέσω των προγραμμάτων εξαπόλυσης στειρωμένων εντόμων (Sterile Insect Technique, Incompatible Insect Technique) και προτείνονται δυνατότητες περαιτέρω έρευνας.