The insecticidal potential of Bacillus cereus group strains from insect-dense regions of the United Kingdom

Gli agricoltori si affidano da tempo a un alleato naturale per proteggere i propri raccolti: un batterio che vive nel suolo e produce proteine tossiche per gli insetti ma innocue per l'uomo. Questo guerriero microscopico, noto come Bacillus thuringiensis, viene spruzzato nei campi e inserito geneticamente nei semi da decenni, servendo come il più importante pesticida biologico al mondo. Tuttavia, proprio come gli insetti evolvono per sopravvivere agli spray chimici, stanno ora imparando a resistere a queste difese naturali. Man mano che i parassiti si adattano, i vecchi strumenti diventano meno efficaci, creando un bisogno urgente di trovare nuove fonti di potere insetticida. Gli scienziati si stanno rivolgendo nuovamente alla natura, cercando nuovi ceppi di batteri allo stato selvatico che potrebbero detenere le chiavi per la prossima generazione di protezione delle colture.

In uno studio recente, i ricercatori si sono posti l'obiettivo di esplorare questo potenziale osservando luoghi dove gli insetti vivono in grandi numeri. Si sono recati in tre località specifiche attraverso il Regno Unito, tra cui una foresta con pesanti infestazioni di coleotteri, una stazione di ricerca agricola e brughiere costiere popolate da bruchi di falena. Dal suolo, dalle foglie e persino dai corpi di insetti morti trovati in questi siti, il team ha raccolto tredici nuovi ceppi del gruppo Bacillus cereus, la famiglia di batteri che include il famoso combattente dei parassiti. Utilizzando un avanzato sequenziamento genetico, hanno mappato l'intero codice del DNA di ogni ceppo per vedere quali armi trasportasse. L'obiettivo era determinare se questi batteri selvatici possedessero gli stessi geni insetticidi delle varietà commerciali o se contenessero qualcosa di completamente nuovo.

L'indagine ha rivelato una ricca diversità di batteri, molto più variegata di un singolo tipo di combattente dei parassiti. I tredici ceppi appartenevano a diverse famiglie genetiche e trasportavano set distinti di istruzioni. Cinque di questi ceppi sono risultati possedere i geni specifici che producono proteine cristalline, ovvero le stesse tossine che rendono il Bacillus thuringiensis efficace contro gli insetti. Questi geni non erano casuali; sembravano corrispondere alle popolazioni locali di insetti. Ad esempio, i ceppi trovati nelle aree costiere, dove le falene invernali sono abbondanti, trasportavano geni noti per colpire insetti simili alle falene. I ceppi della foresta, dove i coleotteri erano comuni, trasportavano un mix più ampio di tossine, incluse quelle efficaci contro i coleotteri. Ciò suggerisce che i batteri siano naturalmente sintonizzati sui parassiti specifici del loro ambiente immediato, evolvendosi per combattere le minacce locali.

Oltre alle tossine note, i ricercatori hanno cercato qualcosa di più elusivo: le impronte genetiche per i metaboliti secondari. Questi sono composti chimici complessi che i batteri producono per aiutare la loro sopravvivenza e competizione, agendo spesso come antibiotici o ulteriori veleni. Il team ha scansionato i genomi alla ricerca di cluster di geni responsabili della produzione di queste sostanze. Hanno trovato un totale di 274 tali cluster genici attraverso i tredici ceppi. Ciò che è stato più sorprendente è che la stragrande maggioranza di questi cluster — più del 60 percento — non corrispondeva ad alcuna fabbrica chimica nota nel database scientifico. Erano interamente nuovi. Questo indica che questi batteri selvatici sono capaci di produrre una vasta gamma di sostanze chimiche uniche che gli scienziati non hanno ancora visto, offrendo un vasto e inesplorato serbatoio di potenziali nuovi insetticidi.

Uno dei risultati più intriganti è arrivato da un ceppo isolato da un bruco morto. A differenza degli altri, questo batterio non trasportava i comuni geni delle proteine cristalline. Inveve, era carico dei cluster genici novità menzionati in precedenza. Questo solleva una possibilità affascinante: l'insetto potrebbe non essere stato ucciso dalle familiari proteine cristalline, ma da una di queste armi chimiche sconosciute. Se vero, ciò significa che i "traditori" del mondo batterico — ceppi che non producono le comuni tossine ma che forse si affidano ad altri attacchi chimici più potenti — potrebbero essere altrettanto pericolosi per i parassiti quanto i noti killer.

Lo studio ha anche confrontato questi nuovi ceppi selvatici con i batteri commerciali attualmente utilizzati dagli agricoltori. Diversi dei nuovi ceppi erano geneticamente quasi identici alle varietà commerciali, suggerendo che le potenti linee genetiche insetticide trovate in natura siano le stesse che sono state coltivate per l'agricoltura. Tuttavia, la scoperta dei cluster genici unici negli altri ceppi suggerisce che la natura detenga ancora segreti che l'agricoltura commerciale non ha ancora sfruttato. Sebbene i ricercatori avvertano che sia necessario ulteriore lavoro per confermare esattamente cosa facciano queste nuove sostanze chimiche e se possano essere utilizzate in sicurezza, i risultati offrono un percorso chiaro da seguire. Guardando nei posti giusti — specificamente in ambienti dove gli insetti prosperano — gli scienziati possono trovare batteri che non solo combattono le stesse battaglie dei nostri raccolti, ma sono anche armati con armi che non abbiamo ancora scoperto.