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Insetticidi e resistenza: il caso di Culex quinquefasciatus

Quando gli insetti sono esposti a sostanze chimiche tossiche, come i pesticidi, possono mostrare l'evoluzione di cambiamenti genetici che conferiscono la resistenza agli effetti nocivi. Queste modifiche genetiche possono essere trasmesse alla prole e diffuse nelle popolazioni future. A causa dei crescenti livelli di inquinamento ambientale, tali adattamenti genetici sono diventati importanti per la sopravvivenza delle diverse popolazioni.

Meccanismi complessi. Questa forma di adattamento genetico è rilevante anche per l'agricoltura, poiché il controllo dei parassiti con strategie tradizionali deve fare i conti con l'aumento della resistenza. Questi adattamenti sono stati segnalati per 300 composti in più di 500 specie di insetti.
Uno studio ha considerato questa resistenza in una specie di zanzara (Culex quinquefasciatus), dove una mutazione in un gene conferisce resistenza contro diversi tipi di insetticidi. Tuttavia, in condizioni normali, senza tossine insetticide, gli individui con questa mutazione hanno tassi di sopravvivenza inferiori rispetto a quelli senza.
L'effetto negativo della resistenza ai pesticidi in condizioni non tossiche aumenta quando sopraggiungono ulteriori fattori di stress. Diversi studi hanno dimostrato che la predazione, la carenza di cibo e la presenza di parassiti possono aumentare l'effetto che la resistenza ai pesticidi ha sul tasso di sopravvivenza.
Questi fattori di stress riescono anche ad accelerare il recupero genetico, ovvero il tempo impiegato da una popolazione per tornare ad avere in maggioranza individui non resistenti, una volta che il principio attivo del pesticida scompare dall'ambiente.
Tuttavia, questi studi presenti in letteratura non hanno considerato come i fattori di stress influenzano la diffusione della resistenza.

Nuovi approcci allo studio. Per rispondere a questa domanda, un team di ricercatori ha osservato le reazioni di Culex quinquefasciatus, un vettore comune di malattia e bersaglio di pesticidi, alle concentrazioni di clorpirifos, un insetticida ampiamente utilizzato.
I ricercatori hanno allevato popolazioni miste di zanzare suscettibili e resistenti per oltre sei generazioni. Quattro popolazioni sono state allevate in assenza di qualsiasi altra specie, e quindi hanno sperimentato una forte competizione per le risorse all'interno della propria specie (concorrenza intraspecifica). In altre quattro popolazioni, percentuali tra il 10 e il 20% delle larve della zanzara sono state sistematicamente prelevate due volte a settimana per simulare una predazione. Le restanti quattro popolazioni sono state allevate assieme a pulci d'acqua per generare una concorrenza tra specie diverse (competizione interspecifica). Tutti gli esperimenti sono stati effettuati due volte: con e senza pesticidi.

Importanti risultati. I ricercatori hanno identificato rapidi cambiamenti genetici nel corso dei sei mesi di sperimentazioni. La frequenza del gene di resistenza diminuisce dal 50% al 28% nelle popolazioni che non sono state esposte al principio attivo. Al contrario, nelle popolazioni esposte, la frequenza risulta aumentata del 76%. Interessante osservare come questo tasso di adattamento genetico è stato rallentato dalla predazione e dalla concorrenza interspecifica con le pulci d'acqua. Per capire perché, il team ha sviluppato un modello di simulazione. Questo suggerisce che la predazione non selettiva e la concorrenza tra diverse specie riducono la competizione intraspecifica fra le larve di zanzara.
Gli individui sensibili colpiti dall'insetticida probabilmente competono meno con l'altra specie rispetto agli individui resistenti. Pertanto, competizione interspecifica colpisce prevalentemente gli individui resistenti, decelerando la loro diffusione nella popolazione di zanzare.
Questo studio dimostra che la concorrenza interspecifica e la predazione possono ritardare il cambiamento genetico, prolungando il tempo impiegato per la variazione. Quindi le comunità più ricche forniscono il beneficio di diminuire la resistenza ai principi attivi delle specie bersaglio, rivelando un altro dei numerosi vantaggi della biodiversità.
 

Predazione e competizione interspecifica limitano la diffusione dei geni di resistenza. Uno studio dimostra l'importanza della biodiversità

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