Come convivono l’ape mellifera e la varroa?
La prima risposta sarebbe: “Malissimo!”.
E questo lo si era capito fin dal principio: infatti per arrestare gli effetti devastanti della varroa sulle colonie in Europa e in Nord America gli apicoltori sono stati costretti, loro malgrado, a ricorrere a trattamenti acaricidi di varia natura con il risultato di ostacolare fortemente la selezione naturale di api resistenti alla varroa. Ma si è ancora in tempo per dare una opportunità alla nostra ape di diventare resistente? L’argomento di questo artcolo, suggerito dall’immagine di copertina (“Donna che fa il bagno”, Edgard Degas, 1883, Museo d’Orsay, Parigi) è il comportamento igienico

Questo articolo, e la serie a cui appartiene, trae ispirazione dal documento “Natural selection, selective breeding, and the evolution of resistance of honeybees (Apis mellifera) against Varroa ” pubblicato il 18 maggio 2020, l’intento è di fornirne una versione semplice e fruibile per tutti.

Un ringraziamento particolare va a Zeid Nabulsi per aver concesso l’utilizzo delle sue foto.

Tre sono i tratti coinvolti nella resistenza alla varroa presenti nell’ape cerana, che si ritrovano anche nelle popolazioni europee di ape mellifera sebbene in maniera meno evidente:
– disopercolazione delle celle infestate da Varroa con successiva rimozione delle pupe parassitate
– autogrooming e allogrooming
– “Effetto covata”.

Il fenomeno della tumulazione non è stato osservato nell’ape mellifera

Esistono delle relazioni tra i tratti relativi alla resistenza alla varroa e i dati sperimentali che si possono riassumere come:

• Comportamento igienico da cui consegue
  • Rimozione delle larve congelate o sottoposte a pin-test
  • Probabile rimozione di pupe infestate da Varroa
• VSH da cui consegue
  • Probabile rimozione delle larve congelate o sottoposte a pin-test
  • Rimozione di pupe infestate da Varroa
  • Aumento della percentuale di acari non riproduttivi
  • Aumento della caduta degli acari e degli acari danneggiati
  • Diminuzione del numero di figlie fertili di Varroa per ciclo
  • Resistenza ai virus
• Grooming da cui consegue
  • Aumento della caduta degli acari e degli acari danneggiati
• Soppressione della riproduzione ovvero “effetto covata” da cui consegue
  • Rimozione di pupe infestate da Varroa
  • Aumento della percentuale di acari non riproduttivi
  • Diminuzione del numero di figlie fertili Varroa per ciclo
• Grandezza delle celle e periodo di opercolatura da cui consegue
  • Diminuzione del numero di figlie fertili Varroa per ciclo

Queste relazioni sono riportate nell’immagine che segue.

Vedremo nel dettaglio cosa si è osservato per le singole componenti.

Comportamento igienico
Il comportamento igienico è stato studiato da Park e dai suoi collaboratori nel lontano 1937 durante i test relativi alla resistenza alla peste americana.
Il comportamento igienico, quindi, si riferisce alle api che mostrano di essere resistenti alla peste Americana cioè capaci di rimuovere dalle celle le larve in cui era stato inoculata la patologia . Il comportamento igienico è ereditabile.

La resistenza delle api alla peste americana consiste nella loro abilità di individuare e rimuovere la covata malata prima che l’agente scatenante, il battere Paenibacillus larvae, raggiunga lo stadio di spora infettante nella larva infetta. Più geni sono coinvolti nella codifica di questo comportamento.
Si pensa  che il comportamento igienico non sia specifico per la peste americana e che probabilmente la rimozione di covata ammalata è un comportamento comune  nelle api.
A sostegno di questa tesi alcuni studi mostrarono che le api adulte di alcune colonie rimuovevano anche larve affette da covata calcificata dalle loro celle nell’arco di 24 h deducendo  che questo comportamento possa giocare anche un ruolo importante nella resistenza, in generale, delle api alle malattie.
Basandosi sul fatto che il comportamento igienico risponde in generale ad alcune malattie e alla morte della covata, si  pensò che potesse giocare un ruolo nella resistenza contro la varroa. Tale ipotesi fu avvalorata da un esperimento che mostrò una relazione tra la rimozione della covata morta con 2 acari per cella e la rimozione della covata congelata, suggerendo che la risposta igienica rispetto alle celle infestate da varroa potesse almeno in parte essere spiegata dal comportamento generale delle api igieniche nei confronti delle larve morte e ammalate. Ulteriori esperimenti però portarono a risultati variabili.
Inoltre diversi esperimenti hanno anche dimostrato che le api igieniche selezionate per la rimozione di api morte mostrano una incidenza maggiore nel rimuovere pupe o larve infestate da varroa rispetto a api non igieniche. Successivamente le api capaci di rimuovere le larve parassitate dalla varroa vennero definite con “igiene specifica per la Varroa” noto con l’acronimo VSH. Attenzione, però, che il background genetico (ossia i geni coinvolti) delle api che rimuovono le pupe infestate da varroa è differente dalle api che rimuovono le api uccise tramite spillo entomologico o congelamento.

Igiene sensibile alla Varroa (VSH = Varroa Sensitive Higiene)
Nei test sperimentali si misura la capacità delle api di rimuovere la covata uccisa tramite congelamento o spillo entomologico (pin-test) sfruttando il fatto che le api riescono a individuare i segnali olfattivi emessi da larve ammalate o morte. 

Ma i segnali chimici utilizzati dalle api per trovare e rimuove la covata congelata o le larve uccise tramite spilli non sono necessariamente gli stessi utilizzati per intercettare e rimuovere le pupe infestate da varroa. Complicazioni su complicazioni.

Vediamo come si è arrivati ad individuare il comportamento VSH.
Nell’ accoppiamento naturale le regine risultano fecondate da più maschi (la ben nota poliandria), però per verificare sperimentalmente il VSH vennero utilizzate regine inseminate artificialmente dallo sperma di un unico fuco in modo da assicurarsi che le caratteristiche della resistenza potessero essere espresse in maniera forte dall’ intera colonia.
Le colonie sperimentali furono infestate con una uguale densità di acari e, 63 o 70 giorni dopo, la presenza degli acari era significativa. In aggiunta, i ricercatori misurarono l’incidenza del comportamento igienico utilizzando sezioni di covata congelata e determinarono

• la proporzione degli acari danneggiati come misura per il comportamento del grooming  
• l’incidenza degli acari non riproduttivi trovati all’interno delle celle opercolate
• la durata dell’opercolatura come misura del tempo di sviluppo.
  

Di questi tratti, solo la percentuale di acari non riproduttivi mostrò una correlazione negativa con l’incremento della popolazione degli acari (ossia al crescere degli acari non riproduttivi diminuiva la popolazione totale).
Si ipotizzò quindi che la soppressione degli acari riproduttivi (SMR= Suppressed Mite Reproduction) potesse essere un importante tratto della resistenza contro la varroa.
Gli studiosi Harbo e Harris misurarono l’ereditabilità* di potenziali tratti della resistenza (ossia quanto “facilmente” si trasmettessero)  e trovarono che la soppressione della riproduzione della varroa, il comportamento igienico e la quantità di acari nelle celle di covata erano candidati per la selezione dovuta ad alta ereditabilità (“trasmissione facile”).
Quindi iniziarono un programma per la selezione di api con una abilità nel sopprimere la riproduzione negli acari; dopo 5 generazioni di selezione si ottennero colonie che avevano  meno del 6% dei loro acari classificati come riproduttivi nelle celle da operaia. I ricercatori Ibrahim e Spivak ipotizzarono che la rimozione selettiva della covata infestata da acari riproduttivi potesse spiegare la diminuzione osservata per le varroe riproduttive.
Harbo e Harris si presero la briga di verificarono questa ipotesi. Come? Posizionarono telaini con covata femminile opercolata in colonie SMR e di controllo, contarono le celle infestate dalla varroa e misurarono la proporzione di varroa riproduttiva dopo 7-9 giorni. Con i risultati ottenuti dimostrarono che nelle colonie SMR il contenuto delle celle contenenti acari riproduttivi era stato rimosso e quello di celle contenenti acari non riproduttivi era stato lasciato intatto. E’ evidente che le api SMR mostrano un comportamento igienico rivolto preferibilmente alle celle con acari riproduttivi. Quindi questa particolare forma di comportamento igienico è responsabile di un incremento in percentuale di acari non riproduttivi attraverso la riduzione della parte di acari riproduttivi.
Vari autori hanno confermato questi risultati. Harris ha rinominato SMR e ha dato al comportamento di disopercolare celle contenenti varroa riproduttiva e di rimuovere le pupe il nome di  Varroa Sensitive Hygiene (VSH), un processo che porta alla rimozione della prole della varroa prima che sia in grado di riprodursi con successo, interrompendo così il ciclo riproduttivo della varroa. Il comportamento VSH è un tratto ereditabile che risponde bene alla selezione. Le api con VSH riconoscono le celle con varroa in riproduzione.

E’ probabile che alcuni dei geni coinvolti  nel comportamento igienico giochino un ruolo nel VSH.
La proporzione di operaie in una colonia che esprime il comportamento VSH ha correlazione positiva con gli acari non riproduttivi nella covata. Questo perché le api VSH prediligono attaccare celle con acari riproduttivi.

La conclusione che si può trarre è che una bassa frequenza del comportamento VSH deve essere presente in quasi ogni popolazione di api mellifere in Europa e in Nord America, perché quando lo si è cercato lo si è sempre trovato.

*Attenzione! Non bisogna confondere il concetto di ereditabilità con quello di ereditarietà: in genetica si definisce  ereditabilità, per un particolare carattere, la componente di quel carattere dovuta ai geni, ed è espressa come un valore numerico compreso tra 0 (nessuna influenza genetica su quel carattere) a 1 (carattere dovuto interamente ai geni) mentre quello di ereditarietà indica, in generale, la proprietà di un organismo di trasmettere le informazioni genetiche alla progenie.

Resistenza alla Varroa: quanto ne sappiamo?

Parte 1: Introduzione
Parte 2: Comportamento igienico
Parte 3: Grooming
Parte 4: Varroa non riproduttiva
Parte 5: Grandezza delle celle
Parte 6: Resistenza e tolleranza ai virus associati alla varroa