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Come tutti gli esseri viventi, anche gli invertebrati – e in particolare gli artropodi – possono ammalarsi. Queste malattie sono spesso provocate dagli entomopatogeni, microrganismi in grado di colpire in modo specifico gli insetti. Si manifestano quando si rompe l’equilibrio tra organismo e ambiente. I patogeni ne sono i responsabili: penetrano nel corpo dell’ospite passivamente, ad esempio attraverso l’alimentazione, oppure attivamente, sfruttando aperture naturali o perforando direttamente la cuticola. Una volta insediatisi, si moltiplicano rapidamente e possono condurre alla morte dell’insetto, anche grazie alla produzione di sostanze tossiche. Questi agenti presentano spesso un’elevata specificità: molti infettano solo gruppi ristretti di insetti e, nel caso dei virus, addirittura una sola specie o un singolo genere.
Entomopatogeni, di cosa parliamo
Gli entomopatogeni sono microrganismi che, nel corso dell’evoluzione, hanno sviluppato la capacità di superare le difese immunitarie degli insetti, trasformandoli in una vera e propria fonte di nutrimento. Questa particolare categoria si inserisce nel più ampio insieme degli agenti di controllo microbiologico (MCAs, o Microbials nella terminologia anglosassone) – in particolare batteri e funghi del suolo – che svolgono innanzitutto un ruolo fondamentale come decompositori della materia organica. Con il tempo, tuttavia, la speciazione ha dato origine a ceppi capaci di instaurare interazioni più strette con gli organismi viventi, fino a trasformarsi in veri e propri patogeni. Dentro la fitta rete di relazioni che caratterizza ogni ecosistema, questo intreccio rende ancora più complesso e affascinante il dialogo invisibile tra il mondo microbico e quello degli insetti. In particolare, da un’osservazione attenta e specifica dei “Microbials”, supportata dall’ausilio di tecnologie e attrezzature scientifiche divenute nel tempo sempre più sofisticate ed evolute, è stato possibile studiare e interpretare i meccanismi attraverso i quali un patogeno interagisce con il suo ospite, lasciando intravedere le possibili applicazioni pratiche, specie nel campo della lotta antiparassitaria. Negli ecosistemi naturali esistono equilibri consolidati tra entomopatogeni e popolazioni di insetti. Al contrario, negli agroecosistemi creati dall’uomo questi equilibri si spezzano, favorendo la proliferazione dei parassiti. Di conseguenza, le pullulazioni di parassiti in tali ambienti sono frequenti e, in particolare nelle fasi in cui la densità di popolazione è massima, si verificano al loro interno fenomeni epidemici causati da agenti entomopatogeni che trovano le condizioni ideali per diffondersi e, così agendo, contenere le popolazioni di parassiti. Gli entomopatogeni sono organismi naturali, sempre presenti e distribuiti in maniera ubiquitaria nei vari ecosistemi, e contribuiscono alla cosiddetta “resistenza ambientale” regolando il potenziale biotico delle specie infestanti. Pur potendo identificare alcune caratteristiche comuni, tra gli entomopatogeni troviamo forme viventi molto diverse tra loro come virus, batteri, funghi, e una particolare categoria di nematodi che agisce in simbiosi con dei batteri, e per tale ragione detti appunto nematodi entomopatogeni.
L’affascinante mondo degli entomopatogeni è rappresentato anche da un’ampia variabilità inter- e intraspecifica che dà origine a molteplici opportunità per applicazioni pratiche. Sebbene sui “Microbials” negli ultimi decenni siano stati condotti numerosi studi, molti aspetti devono ancora essere chiariti soprattutto per quanto attiene ai meccanismi d’azione e ai processi di patogenicità che coinvolgono una pletora di metaboliti e altri composti con proprietà insetticida, enzimi e fattori di virulenza. A questo si aggiunge la continua scoperta di nuovi ceppi di entomopatogeni con tratti genetici precedentemente sconosciuti che conferiscono loro speciali proprietà biologiche che possono essere sfruttate per lo sviluppo di nuove soluzioni biologiche ed ecosostenibili. Da qui l’interesse industriale, che da sempre sostiene la ricerca e lo sviluppo in questo settore, anticipando le mutevoli esigenze della lotta antiparassitaria e introducendo sul mercato prodotti a base microbica sempre più innovativi, efficaci e sofisticati.
Alcuni dati comparativi sulla biologia dei principali agenti patogeni degli insetti.
Virus
Tra i virus di maggiore interesse applicativo nel biocontrollo vi sono i Baculoviridae, caratterizzati da un genoma a DNA circolare a doppio filamento racchiuso in un capside e in un involucro lipidico. Nel loro ciclo infettivo si distinguono due fenotipi: il virus derivato dall’occlusione (ODV), inglobato in corpi cristallini (OB) e responsabile dell’infezione orale a livello dell’intestino medio, e il virus gemmabile (BV), che diffonde l’infezione tra le cellule della larva ospite. Gli OB hanno forme diverse: i Nucleopoliedrovirus (NPV), poliedrici e associati a lepidotteri, imenotteri e ditteri, e i Granulovirus (GV), granulari e specifici dei lepidotteri. Oggi, il sequenziamento genomico ha permesso di identificare geni implicati sia nelle funzioni essenziali del virus, sia in vantaggi adattativi legati all’ambiente e alla virulenza. Studi di genomica ed espressione genica hanno inoltre chiarito il ruolo delle proteine dell’involucro nell’infezione e i meccanismi di manipolazione del comportamento dell’ospite che favoriscono la diffusione degli OB dopo la morte e liquefazione della larva. In tal senso, queste ricerche hanno accresciuto la comprensione del ruolo ecologico dei baculovirus e ne hanno supportato l’impiego industriale: oggi sono disponibili diversi fitosanitari a base di baculovirus, caratterizzati da un profilo eco-tossicologico favorevole e riconosciuto dal sistema normativo di autorizzazione.
Batteri
Passando ai batteri, essi rappresentano la maggior parte dei biopesticidi attualmente in uso (circa il 6% del mercato globale). Si tratta di procarioti che hanno sviluppato diversi tipi di interazioni con gli insetti: da quelle mutualistiche, utili alla digestione, fino al vero e proprio patogenismo. Solo poche specie si sono evolute come veri agenti patogeni, in grado di superare la barriera intestinale e colonizzare l’emocele. Qui la proliferazione batterica nell’emolinfa provoca spesso setticemia e, di conseguenza, la morte dell’ospite. In questo ambito distinguiamo patogeni obbligati, facoltativi e opportunisti, la cui variabilità è alimentata da mutazioni e scambio di materiale genetico. Di particolare interesse applicativo è la famiglia Bacillaceae, con Bacillus thuringiensis, Lysinibacillus sphaericus, Brevibacillus laterosporus e Paenibacillus spp.: batteri sporigeni che producono cristalli parasporali contenenti proteine Cry, specifiche per determinati gruppi di insetti, accanto a tossine con spettro d’azione più ampio. La diversità delle proteine antiparassitarie ha portato a sistemi di classificazione basati sulla loro struttura. Accanto a queste specie consolidate a livello industriale, cresce anche l’interesse verso diversi Gram-negativi: Gammaproteobacteria come Serratia e Pseudomonas, noti per fattori di virulenza e metaboliti insetticidi, e Betaproteobacteria come Burkholderia e Chromobacterium, più recentemente esplorati per il loro potenziale biopesticida.
Funghi entomopatogeni
Nel controllo biologico dei parassiti artropodi, notevoli progressi ha compiuto nel XXI secolo l’impiego di funghi entomopatogeni (in inglese: EPF, EntomoPathogenic Fungi), come dimostra il numero crescente di prodotti già disponibili o in fase di sviluppo. Questo interesse deriva dalla loro presenza naturale nel suolo e negli insetti stessi, con i quali instaurano relazioni peculiari che spesso coinvolgono anche le piante ospiti. Gli EPF appartengono a diverse classi di Mycota, ma due gruppi rivestono un ruolo centrale. Gli Entomophthoromycota, capaci di causare epizoozie naturali, hanno scarso impiego pratico a causa della biotrofia obbligata e della difficoltà di coltivazione artificiale. Molto più rilevanti sono invece gli Hypocreales (Ascomycota), che comprendono i generi chiave Beauveria, Metarhizium, Isaria e Akanthomyces, oggi commercialmente disponibili. Il loro meccanismo d’azione segue uno schema tipico: i conidi aderiscono al tegumento dell’insetto, germinano e producono strutture di penetrazione che consentono al fungo di superare le difese dell’ospite. La colonizzazione dei tessuti porta alla morte dell’insetto, seguita da una fase saprofitica in cui il fungo emerge dal cadavere producendo nuovi conidi, pronti a infettare altri artropodi. Questo meccanismo, che prescinde dall’ingestione dell’agente patogeno, li rende particolarmente efficaci contro insetti ad apparato boccale perforante-succhiante, parassiti del suolo, locuste, cavallette e insetti sinantropici come termiti e scarafaggi. Un altro punto di forza degli EPF è la loro compatibilità con altri agenti microbici, predatori e parassitoidi, che ne facilita l’inserimento nei programmi di lotta integrata. Inoltre, la loro capacità di vivere come endofiti e microrganismi della rizosfera apre prospettive innovative per la protezione delle colture. Tra i casi più studiati vi sono il controllo della mosca bianca (Bemisia tabaci) e del punteruolo rosso delle palme (Rhynchophorus ferrugineus), oltre a nuove strategie basate sul loro comportamento endofitico. La ricerca attuale si concentra su tre fronti principali: la produzione e formulazione su larga scala, la valutazione della compatibilità con altri mezzi di difesa, e l’analisi dell’impatto ambientale. Tutti elementi che spingono gli EPF a configurarsi come un’alternativa sempre più concreta e sostenibile ai prodotti chimici.
Il prof. Tarasco in occasione della Biocontrol Conference 2025
Nematodi
Per quanto riguarda i nematodi, la maggior parte di essi vive nel suolo o in ambienti acquatici, ma circa un quarto comprende specie parassite di piante o animali. Alcune di queste hanno sviluppato relazioni con gli insetti che spaziano dalla foresia al parassitismo obbligato. Tra le oltre 30 famiglie note, le più rilevanti per il controllo biologico sono le Steinernematidae e le Heterorhabditidae (ordine Rhabditida), i cui membri sono detti nematodi entomopatogeni (EPNs) perché agiscono in stretta associazione con batteri simbionti. Gli EPNs sono diffusi nel suolo e noti per la capacità di infettare e uccidere un’ampia gamma di insetti, inclusi numerosi fitofagi terricoli. A riguardo, negli ultimi trent’anni, ricerche condotte a livello globale hanno portato all’identificazione di oltre un centinaio di nuove specie appartenenti a questi due gruppi. L’infezione inizia dallo stadio giovanile infettivo (IJs), che penetra nell’ospite tramite aperture naturali o, in alcuni casi, perforando trachee e intestino. Una volta nell’emolinfa, gli IJs rilasciano i batteri simbionti presenti nel loro intestino, responsabili della rapida morte dell’insetto.
Batteri simbionti
La natura entomopatogena di Steinernematidi ed Eterorabditidi deriva dalla simbiosi con batteri delle Enterobacteriaceae, rispettivamente Xenorhabdus spp. e Photorhabdus spp., Gram-negativi, asporigeni e anaerobi facoltativi. Il nematode li veicola e li protegge, mentre i batteri, una volta nell’emolinfa, si moltiplicano rapidamente producendo tossine ed esoenzimi letali che in 24-48 ore trasformano i tessuti dell’ospite in substrato nutritivo per lo sviluppo nematodico; al contempo rilasciano metaboliti secondari con attività antibiotica, antifungina, nematocida, antivirale e antitumorale. Gli insetti infetti assumono colorazioni caratteristiche (grigiastre/giallo-crema con Xenorhabdus; rossastre/verdastre e luminescenti con Photorhabdus). In coltura i batteri possono dar luogo a cellule di fase II, non infettive e assenti in natura. Anche i nematodi contribuiscono attivamente all’uccisione: Steinernema si riproduce sessualmente, mentre Heterorhabditis origina femmine ermafrodite autofecondanti. In pochi giorni centinaia di migliaia di IJs infettivi emergono dall’ospite esaurito. È stato inoltre segnalato il contributo di altri batteri, come Pseudomonas protegens. Gli EPNs parassitizzano un’ampia gamma di insetti e rappresentano agenti di biocontrollo efficaci: specie come Heterorhabditis bacteriophora, H. megidis, Steinernema feltiae e S. carpocapsae sono già impiegate con successo in formulati commerciali, offrendo un’alternativa ecosostenibile ai prodotti di sintesi. I progressi nella produzione massale e nelle tecniche di distribuzione di precisione (robot e droni) ne hanno favorito l’adozione, mentre la ricerca si concentra sull’individuazione di nuovi ceppi e simbionti mirati a parassiti specifici.
Prospettive e conclusioni
Negli ultimi anni la ricerca ha dimostrato l’importanza cruciale dello screening continuo di nuovi entomopatogeni, portando alla scoperta di ceppi microbici e geni legati ai processi di patogenesi. Restano tuttavia ancora molte aree da chiarire, soprattutto per quanto riguarda i meccanismi d’azione e le complesse interazioni con gli insetti ospiti. Le prospettive di studio si estendono dalle sostanze volatili emesse da funghi e nematodi, capaci di influenzare il comportamento degli artropodi, agli essudati che attraggono i nematodi stessi, fino ai metaboliti dei batteri simbionti, dotati di proprietà antibiotiche e antifungine. Accanto a queste sfide scientifiche, si rafforza la dimensione applicativa: gli entomopatogeni si confermano strumenti preziosi nei programmi di lotta integrata e nella gestione delle resistenze, con il vantaggio di essere pienamente compatibili con l’agricoltura biologica. Non meno rilevante è l’evoluzione del quadro normativo in molti Paesi, sempre più orientato a favorire l’impiego di soluzioni biologiche ed ecosostenibili.
In questo scenario, gli entomopatogeni non rappresentano soltanto un capitolo di interesse accademico, ma una delle frontiere più promettenti per una difesa delle colture più innovativa, sostenibile e in equilibrio con l’ambiente.
Luca Ruiu – Dipartimento di Agraria, Università di Sassari
Eustachio Tarasco – Dipartimento di Scienze del Suolo della Pianta e degli Alimenti, Università di Bari Aldo Moro
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