Il microbioma intestinale delle api carnivore

Lo studio del microbioma intestinale delle api carnivore

L’evoluzione ci insegna che le vespe sono comparse sul nostro pianeta prima delle api. Le vespe hanno una dieta carnivora e sono più o meno specializzate verso determinati gruppi di insetti a seconda delle specie. Il meccanismo di base vede la vespa adulta andare a caccia di prede che verranno poi conservate nel nido come cibo per le larve. Successivamente, la competizione serrata per le risorse e la comparsa dell’impollinazione con le piante da fiore (angiosperme) ha portato alcune linee evolutive di vespe a variare la dieta verso fonti vegetali. Ed ecco che sono comparse sulla Terra le nostre preziosissime api, che, dunque, non sono altro che vespe vegetariane. Le api raccolgono il polline dai fiori e lo conservano nel nido come fonte di nutrimento per le larve.

La dieta carnivora per le vespe e vegetariana per le api ha però un enorme impatto sulla loro rispettiva flora batterica intestinale. Assimilare e digerire delle fonti di nutrimento così differenti ha portato, durante l’evoluzione, alla selezione di specifici batteri nell’intestino di entrambi i gruppi di insetti.
Però, nell’impenetrabile foresta pluviale del Costa Rica (Fig. 1), alcune api hanno fatto un percorso evolutivo a ritroso, ritornando ad una dieta carnivora. Queste api, definite anche api avvoltoio, si cibano principalmente di carcasse. Cibarsi di carne comporta un importante cambiamento nel microbioma intestinale. Scopriamo assieme quali effetti può avere questo tipo di dieta per il microbioma intestinale delle api carnivore.

La casa delle api avvoltoio — *Figura 1* – *La meravigliosa foresta pluviale in Costa Rica*

Comportamenti carnivori fra le api: le api avvoltoio

Alcune specie di api presentano un comportamento carnivoro facoltativo. Le api della tribù dei Meliponini, per esempio, si nutrono su carcasse fresche di animali ma, all’occorremza, possono anche cibarsi di polline e nettare. Persino alcune specie di bombi (Bombus spp.) hanno dimostrato la capacità di variare la propria dieta nutrendosi di carcasse. Probabilmente questo comportamento molto insolito nei bombi è dovuto a condizioni estreme con penuria di risorse nutritive.

Peraltro, nella regione neotropicale vivono tre specie di api del genere Trigona che sono strettamente carnivore (Fig. 2). Le specie in questione sono T. hypogea, T. necrophaga e T. crassipes.
Sono state proposte due ipotesi alternative su come queste specie utilizzino la carne delle carcasse su cui si cibano. La prima ipotesi vede le api della specie T. hypogea masticare la carne di carcasse animali e poi portare il nutrimento alla colonia nel nido. Nel nido, le api mescolano la carne con miele in celle di cera. Dopo 14 giorni di conservazione nella cella di cera, la miscela diventa una pasta ricca di aminoacidi e zuccheri, alimento completo per le larve della colonia. La seconda ipotesi, invece, prende in considerazione l’idea che le giovani operaie consumino la carne di carcasse per produrre delle secrezioni ipofaringee. In questo caso, sono le secrezioni delle ghiandole che si conservano nelle celle di cera e che vengono conseguentemente utilizzate come nutrimento per la prole.

A prescindere dalle ipotesi, una cosa è certa: le nostre api del genere Trigona hanno abbandonato il loro ancestrale mutualismo coi fiori guadagnandosi la nomea di api avvoltoio. Questo drastico cambio nello stile di vita ha un chiaro effetto anche sul microbioma intestinale delle api carnivore.

Operaia di ape avvoltoio — *Figura 2 – Un’operaia di ape avvoltoio. Le api avvoltoio sono sociali e formano colonie di numerosi individui.*

Il microbioma intestinale delle api

Gli studi sul microbioma intestinale negli esseri viventi stanno diventando sempre più frequenti e numerosi. Nelle api, il microbioma intestinale ricopre un ruolo fondamentale per la salute dell’insetto. Infatti, i batteri intestinali delle api sono implicati nel metabolismo dei lipidi, nel mantenimento di un efficiente sistema immunitario, nel regolare le funzioni fisiologiche e nella protezione da patogeni. Nei bombi, ad esempio, la presenza di batteri lattici (LAB) è fondamentale per difendersi da un pericoloso parassita.
Inoltre, la dieta è un tratto ecologico che può modificare la flora intestinale in maniera marcata. Generalmente, nelle api pollinivore, vi sono dei batteri che sono conservati nel loro microbioma intestinale. Tali batteri formano il microbioma di base (core) nelle api pollinivore e sono ritrovati in quasi tutte le specie in maniera predominante. Fra questi batteri vi sono Snodgrassella e Gilliamella che sono importantissimi nella digestione e metabolismo del polline.

Come ti cambio la flora intestinale: il microbioma intestinale delle api carnivore

Lo studio condotto in Costa Rica ha mostrato come i batteri Snodgrassella e Gilliamella fossero drasticamente ridotti nell’intestino delle api avvoltoio. Non cibandosi di polline, è possibile che le api avvoltoio non necessitino di questi batteri in abbondanza come nelle loro parenti pollinivore. In aggiunta a ciò, il microbioma delle api avvoltoio è ricco di batteri acidofili, molto di più che nelle api che si nutrono di polline, suggerendo un ruolo nella digestione della carne. Alcuni batteri invece, come Acetobacter e Lactobacillus “Firm 4” sono rimasti sia nelle api pollinivore che nelle nostre api avvoltoio. Probabilmente questi batteri si sono adattati alle proteine di una dieta carnivora oppure svolgono un ruolo, non ancora noto, che non sia strettamente legato alla dieta.

Riassumendo, il microbioma intestinale delle api avvoltoio si porta dietro dei retaggi ancestrali con batteri tipici di api pollinivore e nuovi batteri, specialmente acidofili, fondamentali nella digestione delle proteine della carne.

Api avvoltoio su una carcassa: il microbioma intestinale delle api carnivore ne risulta modificato — *Figura 3 – Api avvoltoio che si cibano di carne durante un esperimento in Costa Rica – © Quinn McFrederick, UCR – all rights reserved*

Conclusioni

Il nostro viaggio alla scoperta del microbioma delle api carnivore termina qui. Queste curiose api, che popolano la meravigliosa foresta pluvialedel Costa Rica, hanno svolto un processo evolutivo a ritroso, abbandonando la dieta vegetariana a base di polline. Questa strada evolutiva deve ancora essere esplorata a pieno per capire il perchè di tale regressione sulla dieta. Probabilmente la disponibilità di fonti nutritive alternative come la carne ha spinto alcune specie a ridurre la competizione sui fiori e, tale strategia, si è rivelata vincente. Una cosa è certa però, le api avvoltoio sono uno straordinario esempio di unicità e creatività evolutiva.

Fonti

Figueroa et al., 2021 Why Did the Bee Eat the Chicken? Symbiont Gain, Loss, and Retention in the Vulture Bee Microbiome ASM Journals November/December 2021 Volume 12 Issue 6 e02317-21 https://doi.org/10.1128/mBio.02317-21
Raymann K, Moran NA. The role of the gut microbiome in health and disease of adult honey bee workers. Curr Opin Insect Sci. 2018 Apr;26:97-104. doi: 10.1016/j.cois.2018.02.012. Epub 2018 Feb 8. PMID: 29764668; PMCID: PMC6010230.