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Aug 04, 2023

Nero a contrasto

Le locuste che vediamo sono solitamente verdi. Questa colorazione fornisce protezione consentendo alle locuste di mimetizzarsi nel verde circostante per evitare i predatori. Tuttavia, quando le locuste si radunano in una popolazione elevata

Le locuste che vediamo sono solitamente verdi. Questa colorazione fornisce protezione consentendo alle locuste di mimetizzarsi nel verde circostante per evitare i predatori. Tuttavia, quando le locuste si riuniscono in alte densità di popolazione e subiscono la trasformazione da una fase solitaria a una fase gregaria, causano gravi piaghe. Con questa trasformazione, anche il colore del loro corpo cambia radicalmente, passando dal verde dappertutto al nero sul dorso e all'addome marrone.

In uno studio pubblicato su Science Advances il 23 agosto, il team del Dr. KANG Le dell'Istituto di Zoologia dell'Accademia Cinese delle Scienze ha trovato uno specifico fattore regolatore responsabile di questa colorazione unica.

La variazione del colore del corpo osservata nelle locuste riflette la loro notevole adattabilità ambientale. Simili alle locuste solitarie, molti insetti mostrano un colore del corpo verde attraverso una combinazione di pigmenti gialli e blu. Tuttavia, gli studi hanno scoperto che il colore del corpo nero deriva dalla melanina e dalla pigmentazione ommocromica.

Diversi anni fa, il team di KANG ha dimostrato che il colore nero sul dorso delle locuste non è causato dalla tipica deposizione di melanina. Deriva invece dalla sovrapposizione di un complesso rosso formato dalla proteina legante il β-carotene (βCBP) e dal β-carotene sulla colorazione verde delle locuste solitarie.

Le locuste gregari sono marroni sul ventre e nere sul dorso. Attraverso l'analisi proteomica dei tegumenti neri e marroni delle locuste gregari, i ricercatori hanno scoperto che il βCBP svolge un ruolo chiave nella formazione della sorprendente colorazione del corpo nero-marrone. La distribuzione del βCBP-β-carotene nei tegumenti marroni è significativamente più alta che nei tegumenti neri, e questa differenza nella distribuzione contribuisce alla colorazione del corpo marrone-nero.

Inoltre, la fosforilazione del fattore di trascrizione bZIP ATF2 nel suo sito serina e la sua successiva localizzazione nucleare promuovono l'espressione di βCBP.

Studi successivi hanno dimostrato che questo meccanismo di regolazione è strettamente legato alla densità della popolazione di locuste. Con l'aumento della densità di popolazione, le locuste solitarie verdi si trasformano in locuste gregarie di colore bruno-nero. Questa trasformazione è controllata da un processo di regolamentazione intrinseco in cui PKCα risponde alla densità di popolazione attivando e fosforilando rapidamente ATF2 Ser327.

Ciò promuove l'ingresso di ATF2 nel nucleo, facilita il suo legame con il promotore βCBP e ne attiva la trascrizione. La differenza nei livelli di fosforilazione di ATF2 tra i tegumenti neri e marroni delle locuste spiega le diverse quantità di βCBP distribuite sul dorso e sul ventre, risultando infine nel caratteristico dorso nero e nel ventre marrone delle locuste gregarie.

Lo studio del colore del corpo delle locuste è di grande importanza biologica. Nelle locuste gregari, i meccanismi di segnalazione spazialmente distinti che regolano l’espressione di βCBP e la fosforilazione di ATF2 sono fondamentali per la composizione del loro dorso nero e del ventre marrone. Il βCBP agisce come un pennello rivestito con il pigmento β-carotene per conferire alle locuste un colore che cambia dal verde al nero all'aumentare della densità di popolazione, mentre livelli molto più elevati di βCBP-β-carotene sul ventre risultano in un colore marrone.

Questo studio rivela la capacità degli organismi di ottenere modelli distinti di colore del corpo attraverso un controllo preciso della deposizione di pigmenti e fa luce sull’evoluzione degli adattamenti ambientali nella colorazione di avvertimento e nelle strategie di sopravvivenza difensive del gruppo. Le locuste gregari usano la loro colorazione di avvertimento marrone-nero, che è associata all'odore fenilacetonitrile e alla tossina acido cianidrico, per aumentare l'aposematismo stimolando sia i sensi visivi che olfattivi. Oltre ad allertare i predatori, le locuste gregari possono mantenere grandi sciami facilitando il riconoscimento dei conspecifici attraverso la distinta colorazione del corpo.

Un fenomeno onnipresente nel mondo degli insetti è lo scurimento della colorazione del corpo in proporzione alla densità di popolazione. La scoperta di questo modello offre una chiave significativa per comprendere come i cambiamenti nella densità della popolazione possano portare a cambiamenti nella colorazione del corpo. Inoltre, questa scoperta ha importanti implicazioni pratiche per la previsione e la previsione dei parassiti.