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Scientific Reports volume 13, numero articolo: 12674 (2023) Citare questo articolo

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Negli ambienti marini, la selezione dell'ospite, che definisce il modo in cui gli organismi simbiotici riconoscono e interagiscono con i loro ospiti, è spesso mediata dalla comunicazione olfattiva. Sebbene i simbionti adulti possano selezionare i loro ospiti rilevando segnali chemosensoriali, non sono disponibili informazioni riguardanti il ​​reclutamento di larve simbiotiche che è un passo cruciale per sostenere la simbiosi nel corso delle generazioni. Questo studio indaga il riconoscimento olfattivo degli ospiti delle stelle marine da parte dei gamberetti adulti Zenopontonia soror e il reclutamento delle loro larve. Esaminiamo le sostanze semiochimiche che influenzano la selezione dell'ospite utilizzando estrazioni chimiche, esperimenti comportamentali in olfattometri e analisi di spettrometria di massa. Dopo aver descritto la popolazione simbiotica e lo sviluppo embrionale dei gamberetti, i nostri risultati dimostrano che le asterosaponine, tradizionalmente considerate difese chimiche nelle stelle marine, sono specie-specifiche e svolgono un ruolo nell’attrarre i gamberetti simbiotici. Si è scoperto che i gamberetti adulti erano attratti solo dalla loro specie ospite originaria Culcita novaeguineae, mentre le larve erano attratte da diverse specie di stelle marine. Questo studio fornisce la prima identificazione chimica di un segnale olfattivo utilizzato dalle larve di organismi simbiotici per localizzare il loro ospite per il reclutamento. Questi risultati evidenziano l’importanza della comunicazione chimica nella mediazione delle associazioni simbiotiche, che ha implicazioni più ampie e significative per la comprensione delle dinamiche ecologiche degli ecosistemi marini.

Le relazioni simbiotiche, definite come associazioni strette e durature tra due specie diverse, sono onnipresenti in tutta la biosfera1,2. L'impatto di un simbionte sulla forma fisica dell'ospite varia a seconda di fattori quali il tipo di simbiosi, lo stadio di sviluppo del simbionte o fattori di stress esterni come la scarsità di cibo o cambiamenti ambientali3,4,5. Tuttavia, i simbionti traggono sempre un vantaggio in termini di fitness dalla relazione simbiotica, spesso risultando in una forte dipendenza dall'ospite1,6,7. La coevoluzione è frequente nelle associazioni simbiotiche e porta ad adattamenti fisiologici, morfologici e comportamentali intrinseci6,7,8,9. Un fattore chiave che sostiene le relazioni simbiotiche attraverso le generazioni è l’instaurazione di un riconoscimento specifico, che consente al simbionte di associarsi selettivamente con il suo ospite10.

Il riconoscimento dell'ospite si ottiene attraverso la comunicazione multimodale guidata da vari stimoli come segnali visivi, acustici e chimici11,12. Il rilevamento chimico è considerato la forma di comunicazione più comune negli ambienti marini13,14,15. I segnali chimici sono metaboliti specifici denominati ecomoni o semiochimici13,14,15. Nelle relazioni interspecifiche si possono distinguere tre categorie di ecomoni: allomoni, cairomoni e sinomoni. Queste molecole forniscono benefici rispettivamente all'organismo produttore, all'organismo ricevente o ad entrambi16. Poiché il simbionte riceve sempre un beneficio dalla simbiosi, le molecole coinvolte nel riconoscimento dell'ospite sono cairomoni in associazioni parassitarie o commensali oppure sinomoni in relazioni reciproche13.

Sebbene la segnalazione chimica svolga un ruolo cruciale nello stabilire relazioni simbiotiche14,15,17,18,19, l'esatta natura chimica di questi segnali rimane in gran parte non identificata negli organismi marini. Attualmente, negli ambienti marini sono stati identificati solo quattro diversi semiochimici per il riconoscimento dell'ospite 13,20,21,22. Queste molecole strutturalmente e funzionalmente diverse includono le saponine triterpeniche anfifiliche coinvolte nell'associazione tra cetrioli di mare e granchi arlecchino13 e l'anfikuemina idrofobica che agisce come sinomone consentendo la simbiosi tra anemone di mare e pesce pagliaccio20. Inoltre, recentemente sono stati scoperti due cairomoni idrofobici, gli spinocromi prodotti dai ricci di mare e riconosciuti dai gamberetti simbiotici22 e gli antrachinoni che consentono il riconoscimento tra crinoidi e gamberetti pistola21. Questi cocktail di molecole sono firme chimiche specifiche degli ospiti, consentendo una precisa selezione dell'ospite da parte dei simbionti. In confronto al gran numero di cairomoni identificati nell’ambiente terrestre23 e data la diffusa presenza di simbiosi negli ambienti marini, una moltitudine di altri cairomoni che riconoscono l’ospite attendono certamente di essere scoperti.