“Aquesta investigació és important per entendre com es regulen els cicles biològics, no només de pulgons, sinó de nombrosos insectes, i per traçar el disseny d’estratègies o eines per controlar-los. Idealment, si poguérem evitar l’entrada anual en diapausa (estat fisiològic d’inactivitat) d’un insecte vector o plaga, aquest seria incapaç de resistir les dures condicions de l’hivern. I viceversa, si induïm la diapausa en un període benigne, l’insecte estarà absent, cosa que evitarà els seus danys potencials”, afirmen David Martínez Torres, catedràtic de Genètica (UV) i investigador de l’I²SysBio i Gustavo L. Rezende, investigador distingit al centre mixt.

La investigació ha descobert que el gen PDF està present en totes les espècies de pulgons, quan, després de 10 anys des de la publicació del primer genoma del pulgó del pésol, ja es donava per fet que aquests insectes no tenien aquest gen. A més, “també, hem localitzat les neurones que produeixen aquest neuropèptid (petites proteïnes que actuen com a missatgers químics) i les seues connexions, d’una banda, amb fotoreceptors i, de l’altra, amb cèl·lules implicades en la resposta mitjançant la via de la insulina”, segons els dos investigadors del Grup de Recerca “Cicles Biològics de Pulgons” de l’I²SysBio.

El treball, a més, confirma que en dies curts es produeix més neuropèptid que en dies llargs, cosa que podria ser un senyal (o part d’aquest) que informa sobre el fotoperíode (o durada del dia), segons els investigadors.

Els animals posseeixen adaptacions conegudes com a ritmes biològics enfront dels ritmes de la Terra. Els ritmes circadians són adaptacions als canvis diaris, mentre que els estacionals són importants davant dels canvis al llarg de l’any. Entre aquests últims podem destacar les migracions d’aus o la hibernació dels óssos i la diapausa en insectes. Però cal anticipar-se a l’arribada del mal temps, i no cal equivocar-se i migrar abans d’hora o fer-ho massa tard i per això la pista més fiable és la durada del dia.

El fotoperiodisme és la capacitat que tenen nombroses espècies per detectar els canvis en la durada del dia (fotoperíode) i respondre amb canvis en la seua fisiologia o comportament. En insectes es coneix només de manera molt parcial com funciona el sistema fotoperiòdic i en algunes espècies s’ha demostrat la implicació de PDF (que forma part del rellotge circadià de tots els insectes). Els pulgons són insectes fotoperiòdics per excel·lència, amb un cicle vital absolutament determinat pel fotoperíode.

En aquest sentit, segons Martínez Torres i Gustavo L. Rezende, “en pulgons, PDF pareixia que estava absent. El nostre treball demostra la presència d’una forma molt diferent de PDF en pulgons i localitza les cèl·lules en què es produeix, així com les connexions i la quantitat, que varien amb el fotoperíode. Això ens porta a proposar que PDF estaria implicat en la transmissió del missatge fotoperiòdic que modula la resposta estacional a aquests insectes”. Després de la descripció del fotoperiodisme per primera vegada en plantes el 1920, l’any 2023 es compleix el centenari de la descripció dels pulgons com els primers animals fotoperiòdics.

Aquesta investigació, en què també participen Francesca Sara Colizzi i Charlotte Helfrich-Förster de la Universität Würzburg a Alemanya i Jan A. Veenstra de la Université de Bordeaux a França, ha tingut el suport del Ministeri de Ciència i Innovació, el Ministeri d’Universitats (Ajudes María Zambrano) i per fons de la Unió Europea (Programa Horitzó 2020).

Article:

Colizzi FS, Veenstra JA, Rezende GL, Helfrich-Förster C and Martínez-Torres D. 2023 Pigment-dispersing factor is present in circadian clock neurons of pea aphids and may mediate photoperiodic signalling to insulin-producing cells. Open Biol. 13: 230090. https://doi.org/10.1098/rsob.230090

Peus de foto annex:

1. Investigadors de l’I²SysBio participants en l’estudi. Gustavo Lazzaro Rezende (esquerra) i David Martínez Torres (dreta).

2. Portada de la revista Open Biology de juliol, amb una imatge del pulgó del pésol Acyrthosiphon pisum. Autor: Gustavo Lazzaro Rezende.