Lagria-kevers hebben ongebruikelijke fysieke eigenschappen ontwikkeld om hun nageslacht te beschermen:kleine instulpingen op de ruggen van de larven worden bewoond door verdedigende bacteriën.

Zoals blijkt uit een nieuwe studie, beschermen de symbiotische bacteriën de kevers tegen pathogene schimmels tijdens hun ontwikkeling en ook tijdens de vervellingsfase wanneer ze bijzonder kwetsbaar zijn.

"De Lagria-kevers hebben een manier gevonden om schadelijke schimmelinfecties te voorkomen en het voortbestaan ​​van hun nakomelingen te verzekeren", zegt Rebekka Janke van Johannes Gutenberg University Mainz (JGU). Als onderdeel van haar promotieonderzoek onderzocht ze het samenspel van symbionten en kevers onder supervisie van Dr. Laura Flórez, die nu werkt als onderzoeker aan de Universiteit van Kopenhagen, en Professor Martin Kaltenpoth, directeur van het Max Planck Instituut voor Chemische Ecologie .

Ook samenwerkende partners in Jena en Brazilië waren betrokken bij het onderzoekswerk.

Burkholderia gladiolen koloniseert zakken op de rug van de Lagria-larven

Voor ongewervelde dieren zoals kevers is de cuticula, het harde chitinepantser met een dun, waterafstotend omhulsel, de eerste en belangrijkste verdedigingslinie tegen roofdieren en ziekteverwekkers. Het kan echter ook dienen als leefgebied voor microbiële symbionten.

Onderzoekers hadden al in het begin van de 20e eeuw ontdekt dat larven van Lagria hirta drie kleine zakjes op hun rug vol bacteriën hadden. Ongeveer 100 jaar later toonden professor Martin Kaltenpoth en Dr. Laura Flórez aan dat vrouwtjes van de soort Lagria villosa de symbiotische bacteriën eruit persen tijdens het leggen van eieren. Deze bacteriën beschermen hun eitjes tegen schimmelinfecties op de vochtige grond. Eieren zonder deze verdediging van de bacterie Burkholderia gladiolen werden overspoeld door schimmels.

In hun laatste werk gepubliceerd in The ISME Journal , toont het onderzoeksteam aan dat de bacteriële symbionten van Lagria villosa de instulpingen op de ruggen van de insecten bewonen tijdens de gehele larvale ontwikkeling en dat deze kleine zakjes via een smal kanaal naar buiten open blijven. Bovendien worden de zakken niet afgeworpen tijdens het vervellen van de larven, maar blijven ze intact tijdens de ontwikkeling van de larven.

"Tijdens het vervellen komen sommige symbionten vrij op het oppervlak van de larven, waar ze in deze kritieke fase bescherming bieden tegen schimmelinfecties", voegde professor Martin Kaltenpoth eraan toe. Lagria villosa zijn Lagriinae-kevers die hun oorsprong vinden in Afrika en zich sinds hun introductie in de jaren zeventig in Zuid-Amerika hebben verspreid. Ze doorlopen zeven larvale stadia met bijbehorende ruistadia voordat ze verpoppen en vervolgens als volwassen insect uit de pop tevoorschijn komen.

Burkholderia-stam Lv-StB en antischimmelverbinding lagriamide geverifieerd

Voor verder onderzoek verzamelde Rebekka Janke samen met haar onderzoekscollega's monsters van alle levensfasen van de kevers uit velden in Brazilië voor diepgaande analyse. De bevindingen onthulden dat de symbiontstam Lv-StB van Burkholderia gladioli, die essentieel is voor bescherming tijdens het eierstadium, ook de belangrijkste verdediger is van de daaropvolgende ontwikkelingsstadia.

De Burkholderia-stam produceert een antischimmelverbinding genaamd lagriamide, die in alle stadia wordt aangetroffen, d.w.z. op het oppervlak van de eieren, larven, poppen en ook aan de binnenkant van de vervelde nagelriemen. Een ander onderzoek bracht aan het licht dat de symbionten tijdens de larvale stadia zowel mannelijk als vrouwelijk aanwezig waren. Tijdens de verpopping behouden vrouwtjes de symbionten voor overdracht aan de volgende generatie, terwijl de titers bij mannetjes afnemen.

"Het verwijderen van deze bacteriële helpers verslechtert de overlevingskans van de jonge larven aanzienlijk zodra ze worden blootgesteld aan pathogene schimmels", aldus Dr. Laura Flórez. Hoewel het ruiproces kan bijdragen aan het verwijderen van schadelijke indringers uit de cuticula van de insecten, wordt de larve in deze tijd ook beroofd van zijn beschermende laag en is dus vatbaarder voor infectie.

"De Lagria-kevers hebben een manier gevonden om het probleem te omzeilen door zakken in de beschermende behuizing op hun rug te creëren, die zelfs bij herhaalde vervelling intact blijven", legt Flórez uit.

Het onderzoek is gepubliceerd in The ISME Journal en bouwt voort op eerder onderzoek gepubliceerd in Frontiers in Physiology . + Verder verkennen

Kevers vertrouwen op unieke 'achterzakken' om bacteriële symbionten veilig te houden tijdens metamorfose