Esplorare le scelte della storia di vita: utilizzare la temperatura e il tipo di substrato come fattori interagenti per le preferenze larvali e femminili del moscone

Le mosche, in particolare i muscoidi caliptrati (tra cui moscerini, mosche domestiche, mosche bot e moscerini della carne, tra gli altri), mostrano una vasta gamma di stili di vita, che comprendono comportamenti parassiti e necro-saprofagi^. Le specie parassite causano tipicamente la miasi, un’infestazione di tessuti vivi da parte di vermi (larve)². Nella famiglia Calliphoridae, sia le specie parassite obbligate che quelle facoltative sono i principali parassiti del bestiame responsabili di perdite economiche e scarso benessere degli animali a causa di infestazioni di vermi 2,3,4,5,6,7. I parassiti obbligati, come i vermi del Nuovo Mondo e del Vecchio Mondo (rispettivamente Cochliomyia hominivorax e Chrysomyia bezziana), sono particolarmente problematici 4,7,8,9,10 insieme ai parassiti facoltativi, come i moscerini delle pecore (Lucilia cuprina e Lucilia sericata)2,5,6^{, 7}. Introduzione Le specie non parassite, comprese quelle sapro-necrofaghe, si sviluppano nella materia organica in decomposizione e necrotica e si trovano comunemente in ambienti non igienici. Il loro stile di vita rigorosamente non parassitario può essere utilizzato con successo per la terapia dei vermi, che utilizza larve di mosca per pulire le ferite dai tessuti necrotici^11,12,13. I mosconi sono utilizzati anche nella scienza forense, in quanto sono tra i primi organismi a localizzare e colonizzare corpi deceduti di recente, con le larve in via di sviluppo che servono come mezzo per stimare l’ora della morte¹⁴.

Gli stili di vita dei mosconi sono stati oggetto di vari studi di ricerca (ad esempio, 15,16,17,18,19,20,21) a causa della loro importanza in relazione agli interessi umani. Comprendere i meccanismi biologici che governano lo stile di vita di una specie può fornire preziose informazioni per migliorare i metodi volti a controllare le specie nocive. Inoltre, la diversità e l’evoluzione degli stili di vita dei moscerini offrono un contesto ideale per studiare le origini e i meccanismi di tratti complessi (ad esempio, il parassitismo). Il parassitismo dovuto ai vermi che si nutrono di tessuti vivi si è evoluto indipendentemente diverse volte all’interno della famiglia Calliphoridae^22,23. Tuttavia, la storia evolutiva delle abitudini alimentari dei mosconi è ancora in gran parte sconosciuta, con studi limitati a mappare le abitudini lungo le filogenesi (ad esempio, ^16,19,22) senza l’ausilio di saggi funzionali. Ad esempio, non è chiaro se i parassiti obbligati si siano evoluti da generalisti (cioè parassiti facoltativi) o direttamente da specie necrofaghe. Anche i processi molecolari, fisiologici e comportamentali che accompagnano i cambiamenti evolutivi nello stile di vita sono in gran parte sconosciuti.

In questo contesto, parassiti facoltativi, come il moscerino delle pecore Lucilia cuprina, che possono svilupparsi come parassiti su un ospite o come necrofagi su cadaveri, offrono la possibilità di esplorare i fattori e i meccanismi che controllano le scelte di vita. La Lucilia cuprina è una specie cosmopolita nota per causare l’attacco della mosca delle pecore, soprattutto in Australia dove è considerata un parassita ^3,16. La miasi dovuta a L. cuprina può verificarsi anche in altri animali da reddito, animali domestici e nell’uomo 3,24,25,26,27,28,29,30. Tuttavia, le sue larve possono svilupparsi anche nei tessuti necrotici e nella materia in decomposizione e questa specie è stata utilizzata con successo in entomologia forense in quanto è molto veloce nel localizzare e colonizzare i cadaveri ^31,32,33,34. Sebbene lo stile di vita parassitario rispetto a quello non parassitario dei mosconi sia definito dallo stadio larvale, è la femmina adulta che seleziona il sito di ovideposizione. Di conseguenza, la femmina adulta influenza pesantemente lo stile di vita delle larve, in quanto queste ultime hanno una mobilità limitata. Tuttavia, la scelta della femmina non implica necessariamente che le larve preferiscano lo stesso substrato quando si trovano di fronte a una scelta³⁵. Un’ipotesi è che i cambiamenti comportamentali che portano le femmine a deporre le uova su tessuti vivi potrebbero essere parte di un passaggio precoce verso uno stile di vita parassitario. I pre-adattamenti o le capacità fisiologiche delle larve risultanti sarebbero stati essenziali per il loro sviluppo di successo sul tessuto vivo, portando all’emergere dello stile di vita parassitario. Pertanto, i processi interessati e selezionati potrebbero non essere necessariamente allineati tra le due fasi della vita.

In questo contesto, sono stati sviluppati due metodi per testare la preferenza comportamentale nei moscerini, in particolare, per L. cuprina, per quanto riguarda il substrato di alimentazione larvale (saggio di preferenza larvale) e il sito di ovideposizione (saggio di preferenza femminile). Questi metodi tengono conto di due fattori interagenti: la temperatura e la freschezza della carne. La temperatura è stata scelta come fattore cruciale poiché la maggior parte dei casi di miasi si verifica negli animali omeotermi². Pertanto, una temperatura di 33 °C è stata selezionata come proxy per il “fattore di stile di vita parassitario”, mentre una temperatura di 25 °C (temperatura ambiente) rappresenta il “fattore non parassitario”. È stata scelta una temperatura di 25 °C in quanto rappresentativa della temperatura media annua registrata in Brasile (Istituto Nazionale di Meteorologia, INMET). Inoltre, sono stati presi in considerazione due tipi di substrati di carne, entrambi di origine bovina: (i) carne fresca integrata con sangue, che imita il substrato per lo stile di vita parassitario, che viene utilizzato per allevare il moscone parassita Co. hominivorax in condizioni di laboratorio³⁶, e (ii) carne marcia di 5 giorni, che emula il substrato per lo stile di vita necrofago. Il substrato bovino è comunemente utilizzato per l’allevamento di L. cuprina in condizioni di laboratorio 27,37,38,39 in quanto offre numerosi vantaggi in termini di disponibilità, economicità e praticità pur essendo un substrato ecologicamente giustificabile. Altri studi^40,41 che confrontano l’effetto dei substrati marci rispetto a quelli freschi nei mosconi hanno utilizzato substrati marci di 7 giorni (in condizioni anaerobiche) e hanno mostrato un effetto negativo del substrato marcio sui tassi di sviluppo, sopravvivenza e crescita. Poiché L. cuprina è nota per colonizzare cadaveri freschi che di solito sono esposti all’aria, abbiamo deciso di utilizzare carne marcia di 5 giorni (carne macinata) in vasi non ermetici (decomposizione aerobica e anaerobica) per imitare un substrato necrofago.

I disegni sperimentali qui presentati offrono il vantaggio di discernere le preferenze per i singoli fattori e i loro effetti combinati. Inoltre, i fenotipi valutati, vale a dire la scelta del substrato di alimentazione larvale e il numero di uova deposte, sono direttamente rilevanti per gli aspetti biologici ed ecologici delle specie di moscerini. L’idoneità di questi protocolli è evidenziata dimostrando la loro efficacia in L. cuprina. Inoltre, viene fornito uno script per l’analisi statistica, che può essere utilizzato per confrontare i risultati osservati ottenuti in L. cuprina con dati casuali simulati, garantendo solide analisi statistiche e interpretazioni.