L’approccio biotecnologico al controllo degli insetti dannosi

L’effetto negativo sulla salute umana e sull’ambiente insieme al problema dell’insorgenza di resistenza in svariate specie di insetti fanno dell’approccio basato esclusivamente su pesticidi chimici per il controllo un approccio superato e rendono quanto mai necessario lo sviluppo di nuovi sistemi alternativi a tali sostanze chimiche. Negli ultimi anni sono state sviluppate numerose metodiche di controllo sostenibile (cattura mediante attrazione con feromoni, controllo biologico mediante specie antagoniste, strategie volte a limitare l’accoppiamento, etc.), ma nessuna di queste è adatta a far fronte ad invasioni estese su vasta scala geografica ad un costo ragionevole [1].

La Tecnica dell’Insetto Sterile (SIT) [2] è la prima metodica di controllo basata sulla genetica degli insetti per il controllo di popolazioni di specie dannose. La SIT è una metodica specie-specifica e sostenibile a livello ambientale e si basa sul rilascio di insetti allevati in apposite bio-fabbriche e resi sterili mediante l’utilizzo di radiazioni (raggi gamma o X). Tali insetti sterili competendo per l’accoppiamento con la loro controparte selvatica portano ad una riduzione del potenziale riproduttivo della popolazione infestante, fino all’eradicazione (Fig. 1). La SIT è stata già utilizzata con successo contro varie specie di insetti, principalmente Ditteri (Glossina austeni – Zanzibar; Cochliomyia hominivorax - Libia e Nord-Centro America; Bactrocera cucurbitae e B. tryoni – rispettivamente, Giappone ed Australia; Ceratitis capitata, California, Florida, Messico e Cile) [1].

In programmi di SIT il rilascio di insetti di entrambi i sessi è molto meno efficace del rilascio di soli maschi. Questo è dovuto al fatto che gli insetti sterili tendono ad accoppiarsi preferenzialmente tra loro invece che con gli insetti selvatici [3]. Inoltre, le femmine di specie parassiti agricoli, depongono nella frutta le loro uova anche se sterili e ciò causa un danno fisico che porta poi a successive infezioni fungine o virali dei frutti. Allo stesso modo,  per le specie di insetti vettori di malattie, le femmine, che hanno bisogno del pasto di sangue per completare l’oogenesi, sono responsabili della trasmissione delle infezioni. Per tali ragioni le femmine devono essere eliminate dal processo di allevamento massivo prima del rilascio in campo per ottenere un significativo miglioramento della SIT in termini economici e di efficacia.

Nonostante i suoi chiari vantaggi la SIT è stata applicata ad oggi ad un numero limitato di specie. Ciò è dovuto a due principali ragioni: 1) la procedura di sterilizzazione causa danni anche ai tessuti somatici e ciò porta ad una ridotta fitness e ad una ridotta durata della vita degli insetti rilasciati; 2) la mancanza di un sistema di separazione dei sessi per la maggior parte delle specie di insetti dannosi [1]. Sistemi efficaci di separazione dei sessi sono stati sviluppati per alcune specie utilizzando la genetica classica. Tali sistemi sono basati sulla traslocazione di un marcatore dominante sul cromosoma Y, presente solo in maschi [1]. Tali traslocazioni sono nella maggior parte dei casi instabili e richiedono un complesso e costoso sistema di allevamento per poter essere utilizzate [1-4]. Inoltre, questi sistemi di sexing devono essere sviluppati da capo per ogni nuova specie per cui si vuole utilizzare la SIT [1-5].

Le tecnologie del DNA ricombinante e di transgenesi combinate con le conoscenze della determinazione del sesso negli insetti possono essere utilizzate con successo per lo sviluppo di insetti geneticamente modificati da utilizzare per il controllo. Questo ha aperto la strada allo sviluppo di nuove metodiche biotecnologiche per migliorare la SIT [1-6]. Ad esempio, ceppi transgenici di insetti dannosi sono stati sviluppati per eliminare selettivamente le femmine utilizzando lo splicing alternative sesso-specifico [7], per rendere i maschi “sterili geneticamente” mantenendo inalterata la loro competitività e le loro capacità riproduttive [8], o per trasformare in modo inducibile individui XX, future femmine, in maschi XX adulti fertili e vitali [9].

Queste nuove tecnologie insieme con una crescente conoscenza dei sistemi di determinazione del sesso negli insetti potranno in futuro contribuire al miglioramento della SIT in campo e consentire l’applicazione di questa metodica ad una più ampia gamma di specie di insetti di interesse.