Xvision/Getty Images
Gândacii de făină, chiriașii nedoriți din cămara ta36 min read
Ca multe alte specii, gândacii de făină au călătorit cu vaporul de pe alt continent până în în bucătăria ta. Aici, consumă cu plăcere fulgi de ovăz, griș, orez și, desigur, făină. Dar știai că pot descompune diferite tipuri de plastic?
Gândacii de făină, numiți și morari, fac parte din familia Tenebrionidae care cuprinde peste 20.000 de specii la nivel global. Acest grup însă este destul de puțin studiat în România.
Insecte lucifuge (se feresc de lumină), ele trăiesc în multe dintre alimentele preferate de om și se hrănesc cu ele. Două dintre cele mai cunoscute specii de gândaci ai produselor depozitate în cămară sunt Tribolium castaneum (sau gândacul roșcat al făinii) și Tribolium confusum. Cel din urmă se pare că a primit acest nume din cauză că identitatea sa e dificil de stabilit, fiind foarte asemănător cu gândacul roșcat al făinii. Aceste două specii sunt greu de diferențiat după formă sau culoare. Una dintre principalele modalități de a le distinge este, totuși, aspectul antenelor.
Probe de făină cu exemplare tribolium lucrate in laborator. Foto: Andreea Cătălina Drăghici
Asemănători, dar atât de diferiți
T. castaneum își are originea în zona indo-australiană, pe când T. confusum vine din Africa, însă ambele specii trăiesc în același mediu și concurează pentru aceleași resurse. Sunt caracterizate printr-o dezvoltare completă, holometabolă, cu stadiile de ou, larvă, pupă și adult. Durata ciclului lor de viață este de 40-90 de zile și poate varia în funcție de temperatura, lumina, umiditatea sau dieta la care sunt expuși. Adultul poate trăi până la trei ani. Temperatura optimă de dezvoltare este de 35°C, cu o umiditate relativă de 70-80%. În zonele calde, se poate reproduce tot timpul anului.
Ouăle, larvele și pupele ambelor specii sunt foarte asemănătoare și se găsesc în medii similare. Ouăle sunt albe, cu o dimensiune de aproximativ 0,5 mm și lipicioase, de aceea sunt acoperite cu făină. O femelă depune într-o zi un număr relativ mic de ouă (2-13 ouă, chiar 18, în condiții optime), dar pe parcursul celor doi-trei ani de viață ca adult ajunge să depună până la 300-600 de ouă. Larvele subțiri sunt de culoare galben-crem până la maro deschis, iar pupele sunt deschise la culoare, de la alb până la gălbui.
Cele două specii diferă în frecvența lor de împerechere. Astfel, T. castaneum se împerechează ușor în laborator, iar T. confusum se împerechează cu o frecvență mai mică. La gândăcelul roșcat al făinii, ambele sexe sunt promiscue și se pot împerechea de mai multe ori cu același partener (împerechere repetată) sau cu parteneri diferiți (împerechere multiplă) într-un timp relativ scurt, de câteva minute.
Adulții se ascund atunci când sunt deranjați. T. confusum apelează frecvent la mecanismul numit tanatoză. Acesta este un comportament prin care numeroase organisme, printre care și morarul, se prefac moarte timp de câteva secunde pentru a se sustrage de la atenția nedorită. De asemenea, s-a observat fenomenul de canibalism, atât la adultul cât și la larva de T. confusum, ca o modalitate de a menține echilibrul populației.
Gândacii de făină au stârnit interesul cercetătorilor și au devenit model experimental pentru biologia comparată a dezvoltării, datorită numărului redus de cromozomi, costurilor reduse de întreținere și duratei scurte de dezvoltare.
Cu toate că sunt foarte asemănătoare morfologic și din punct de vedere al ecologiei, cele două specii s-au dovedit a nu fi atât de înrudite genetic. T. castaneum are 20 cromozomi, iar T. confusum 18 cromozomi. Nu pot fi considerate specii surori, pentru că indivizii din cele două specii nu se pot împerechea între ei și „Development of insect cell line using CRISPR technology”, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
Pungă de grâu atacată de exemplare de Tribolium. Foto: Raeky/Wikimedia Commons
Exploratori neobosiți
Cele două specii de gândaci de făină preferă temperaturile mai ridicate și nu sunt rezistente la frig, de aceea aleg spațiile închise precum bucătării, depozite de cereale, mori sau brutării.
Indivizii sunt foarte activi, însă mișcarea lor nu se limitează la mers. T. castaneum este capabil de zboruri de „The spatiotemporal dynamics of Tribolium castaneum (Herbst): adult flight and gene flow”, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov stimulat de lumina puternică, însă T. confusum nu a fost observat în zbor, cu toate că deține aripi bine dezvoltate. Se pare că lipsa zborului la T. confusum se datorează spațiului dedicat hemolimfei („sângele” insectelor), semnificativ mai redus la nivelul aripilor comparativ cu T. castaneum. Hemolimfa alimentează venele din aripile insectelor „Morphology, histology, and chemistry of the wings of Tribolium castaneum and Tribolium confusum (Coleoptera: Tenebrionidae)”, basicandappliedzoology.springeropen.com
Mișcarea și colonizarea pe zone extinse sunt facilitate de capacitatea acestor gândaci de a folosi o gamă largă de resurse pentru a se hrăni, precum diferite cereale, alimentele procesate sau microciuperci.
Pentru că sunt atât de mici, pot explora și exploata chiar și cele mai mici crăpături disponibile, ceea ce îi transformă în căutători iscusiți. Odată ajunși într-un loc, au capacitatea de a contamina foarte repede toate mărfurile disponibile. Când au hrană din abundență, gândacii de făină se reproduc foarte repede, apoi indivizii tineri pleacă în căutarea de noi resurse. Astfel, o mică parte din indivizi rămâne la sursa de contaminare, în populația inițială, pe când cei mai mulți migrează odată cu creșterea populației.
Această abilitate i-a ajutat pe gândacii de făină să călătorească pe toate continentele. Cu timpul, au devenit adevărați experți ai migrației, în special cu ajutorul oamenilor, profitând din plin de intensificarea schimburilor transfrontaliere și a comerțului internațional.
Tribolium castaneum. Foto: Eric Day/Virginia Tech/Wikimedia Commons
Zbor în spațiu
Gândacii de făină au participat chiar și la experimente efectuate de NASA. T. confusum a primit un loc pe Biosatellite 2, un program de studii biologice. Au fost cercetate două loturi de pupe: una a rămas la sol, cealaltă a fost trimisă în spațiu. Amândouă au fost iradiate. Studiile au demonstrat că din pupele iradiate în zborul spațial au eclozat adulți cu mai multe anomalii ale aripilor decât din „Space-Flight Enhancement of Irradiation Effects in the Flour Beetle, Tribolium confusum”, jstor.org
Nici T. castaneum nu s-a lăsat mai prejos, devenind cea mai studiată specie-model în genetică, după Drosophila. A fost utilizat în studii de editare a genomului, prin tehnologia „Efficient CRISPR-mediated gene targeting and transgene replacement in the beetle Tribolium castaneum”, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
Gândacul de făină este, de asemenea, un model utilizat în studiile privind interacțiunile dintre alimente și gene implicate în „Longevity in the red flour beetle Tribolium castaneum is enhanced by broccoli and depends on nrf-2, jnk-1 and foxo-1 homologous genes”, ncbi.nlm.nih.gov
Tribolium confusum. Probe luate în laboratorul Muzeului Antipa. Foto: Andreea Cătălina Drăghici
Viața la oraș în absența inamicilor naturali
În trecutul evolutiv, gândacii din genul Tribolium trăiau liber sub scoarța copacilor sau în lemn putrezit, unde erau colonizatori secundari, caracterizați printr-o creștere rapidă a populației și o capacitate de dispersie foarte ridicată. Această teorie a fost confirmată prin folosirea de feromoni de agregare utilizați în monitorizarea și controlul populațiilor de T. confusum. Astfel, s-a observat că acest gândac este atras de mirosurile pe bază de lemn, chiar mai mult decât de „Wood volatiles as attractants of the confused flour beetle, Tribolium confusum (Coleoptera: Tenebrionidae)”, nature.com
Nu se știe când sau din ce motiv au făcut trecerea de la traiul sub scoarța copacilor la un stil de viață dependent de oameni, dar cel mai probabil asta se datorează apariției și dezvoltării agriculturii. Au fost descoperite dovezi ale prezenței speciei în urne cu făină din situri arheologice datând din Egiptul Antic, cu o vechime de aproximativ 5.000 de ani.
Schimbarea rapidă a mediului indusă de om poate provoca modificări comportamentale la insecte, expunând organismele la noi presiuni de selecție, cu mult diferite de cele experimentate anterior. Urbanizarea este un important motor global al schimbării biodiversității, cu impact negativ asupra unor specii, dar care oferă, în același timp, oportunități altora.
Celebra frază a filozofului Herbert Spencer, „supraviețuiește cel mai apt”, se aplică foarte bine gândacilor de făină. Aceștia au reușit să profite de multiplele oportunități oferite de urbanizare. Sunt la origini specii xerofile și termofile (iubitoare de uscăciune și căldură), predominante în zonele cu climă caldă, care au profitat de condițiile de mediu relativ constante din interiorul depozitelor de alimente sau al cămărilor oamenilor pentru a-și extinde arealul și în zonele mai temperate.
Culturile de cereale, morile de făină și depozitele, cu toate că oferă hrană din abundență, nu oferă chiar condițiile optime și nici multitudinea de produse alimentare precum marile orașe. De asemenea, orașele sunt și adevărate „insule de căldură”, care le amintesc de locurile de baștină acestor musafiri.
Tribolium confusum. Foto: Internet Archive/Book Images
Gândacii de făină, specii invazive
Multitudinea activităților umane face ca orașele să devină puncte fierbinți pentru speciile alogene (specii străine venite de pe alte continente), atât prin multiplele căi de introducere, cum sunt importurile și schimburile de mărfuri, cât și prin condițiile de mediu (temperatură și umiditate constante). Există chiar o relație cauzală între diversitatea speciilor invazive și varietatea activităților umane.
Gândacii de făină sunt prezenți pe listele europene de specii invazive și se fac eforturi pentru identificarea rutelor de introducere, precum și pentru ținerea lor sub control, din cauza impactului economic major – sunt considerate specii dăunătoare ale mărfurilor depozitate.
Poate te întrebi cum ajung în făina din bucătăria ta, situată la etajul zece sau mai sus. Contaminarea se face chiar din depozitele unde au fost ambalate produsele, unde materia primă a fost stocată o perioadă de timp și nu au fost aplicate toate metodele de control și igienă.
O altă sursă de infestare poate proveni de la culturi și silozuri. Se știe că aceste specii termofile au nevoie de temperaturi ambientale mai ridicate pentru a se putea reproduce, a depune ouă sau a se dezvolta. Prin menținerea unei temperaturi scăzute, de sub 10°C, în depozite și silozuri se oprește ciclul lor de dezvoltare. Odată cu aducerea produselor în bucătăriile domestice, la temperaturi medii de 20°C, ciclul de dezvoltare se reia din stadiul în care a fost oprit și continuă.
Așadar, acești musafiri nepoftiți pot fi întâlniți în bucătărie, chiar dacă produsele sunt proaspăt achiziționate. În care au existat depuse ouă sau pupe, acestea fiind aproape imposibil de detectat din cauza dimensiunilor microscopice.
Tribolium castaneum. Foto: www.scienceimage/csiro/au
Atenți la dietă – de la făină la broccoli, ciocolată și vitamine
Nu întâmplător, făina este hrana preferată a acestor gândaci. Embrionul de grâu este o sursă bogată de vitamina B. De altfel, necesitatea acestei vitamine în dezvoltarea speciei T. confusum a fost Mai multe, aici: math.unl.edu (PDF) De asemenea, făina moale le permite să creeze „faguri de făină”, tuneluri care îi ajută să se deplaseze cu ușurință.
Atât adultul cât și larva consumă o gamă variată de produse, precum fructe și legume deshidratate, semințe, condimente, ciocolată, tutun ori hrană pentru animale. Au piese bucale puternice, potrivite pentru mestecat, adaptate pentru mediul de viață ancestral, fiind capabili să atace de la boabe și semințe sănătoase, nedeteriorate, până la boabe afectate de alte insecte. Totuși, studiile arată că boabele de grâu intacte, cu un conținut scăzut de umiditate, nu sunt agreate de morari – „Feeding Preference and Development of Tribolium castaneum (Herbst.) in Wheat Products”, zsp.com.pk (PDF)
Dictonul „suntem ceea ce mâncăm” este valabil și la gândacii de făină. Studiile realizate arată legătura dintre dietă și procesul de îmbătrânire. Astfel, prin adăugarea de broccoli liofilizat în făină ca sursă alimentară, a fost observată o creștere semnificativă a duratei de viață a gândacilor din specia T. castaneum.
Rezistenți la secetă și insecticide, dar sensibili la frig, cuișoare și citronelă
Pe cât sunt de mici, pe atât sunt de rezistenți la lipsa apei. Gândacii de făină nu necesită apă în stare lichidă pentru a supraviețui, ci se bazează pe apa metabolică (eliberată din legăturile chimice, obținută prin metabolizarea alimentelor). Tocmai de aceea ei sunt atrași de cereale cu umiditate ridicată.
Adaptabilitatea lor este uneori dusă la extrem. Larvele tinere ale speciei T. castaneum sunt cele mai tolerante la căldură, suportând temperaturi chiar mai mari de 50°C. Într-un experiment care a analizat rezistența la căldură a larvelor gândacului roșcat al făinii, s-a observat că expunerea pentru un minimum de 7,2 ore la 50°C a ucis 99% dintre larvele tinere, în timp ce pentru celelalte stadii larvare a fost nevoie de doar 1,8 ore pentru a le omorî.
Alte studii au arătat că femelele dezvoltate din larve sau pupe expuse la temperaturi ridicate au prezentat sterilitate parțială sau totală, Detalii, aici: core.ac.uk (PDF)
Diametral opusă este rezistența lor scăzută la frig. S-a demonstrat că gândacii de făină nu rezistă la mai puțin de 7°C , indiferent de stadiul de dezvoltare. Expunerea la temperaturi sub 7°C timp de 25 de zile și la -6°C timp de 24 de ore a dus la Mai multe, aici: naldc.nal.usda.gov (PDF) În același studiu a fost evidențiat și faptul că acești gândaci nu au capacitatea de a intra în diapauză (stare de latență a organismului, în care metabolismul este încetinit pentru a putea trece mai ușor peste condiții de viață nefavorabile).
Tribolium castaneum. Probe în laboratorul Muzeului Antipa. Foto: Andreea Cătălina Drăghici
Efectul microundelor asupra gândacilor de făină
Într-un experiment asupra speciilor de Tribolium în care cercetătorii au infestat migdale depozitate s-a observat că aceștia au rezistat la expuneri între 480 W și 600 W, timp de 90 și respectiv 60 de secunde. Aceste expuneri au reușit să omoare gândacii, fără să afecteze calitatea sau compoziția acizilor grași „Disinfestation of red flour beetle (Tribolium castaneum) present in almonds (Prunus dulcis) using microwave heating and evaluation of quality and shelf life of almonds”, sciencedirect.com
Un alt studiu a evidențiat că impactul mecanic al undelor sonore are un efect negativ asupra larvelor și adulților, afectând cu predilecție sistemul reproducător și creând leziuni „Efficacy of audible sound waves in Inflicting Tissue Damage and Mortality in Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae) Larvae”, sciendo.com Astfel, temperatura foarte ridicată, microundele precum și undele sonore reprezintă metode foarte bune pentru combaterea fizică a gândacilor de făină din produsele alimentare afectate.
Insecticidele sintetice, ca „Phosphine Resistance in the Rust Red Flour Beetle, Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae): Inheritance, Gene Interactions and Fitness Costs”, journals.plos.org sau „Time-Mortality Relationships for Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae) Life Stages Exposed to Elevated Temperatures”, digitalcommons.unl.edu au fost folosite în trecut ca metodă eficientă pentru controlul insectelor din produsele depozitate.
Dezavantajele fitosanitare, toxicitatea pentru oameni, dispariția insectelor benefice din mediu sunt însă efecte binecunoscute ale acestor substanțe. În plus, multe insecte nedorite dezvoltă rezistență la ele. Tocmai de aceea se recomandă utilizarea unor produse naturale pentru controlul acestor gândaci, ca remedii alternative și sigure pentru mediu și consumatori, precum extractele din plante. Studii recente au demonstrat efectul repelent al uleiurilor esențiale de cuișoare și lemongrass asupra speciei T. castaneum. Uleiurile esențiale acționează la nivelul neurotransmițătorilor acetilcolinergici și octopaminergici de la nivelul sistemului nervos care mediază activitatea locomotorie la insecte, „Control of red flour beetle (Tribolium castaneum) in feeds and commercial poultry diets via using a blend of clove and lemongrass extracts”, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
Tribolium confusum. Foto: David Spears/Corbis Documentary RF via Getty Images
Miros caracteristic, alergii de contact și vectori pentru boli
Gândacii de făină emană un miros neplăcut prin glandele odorifere situate la nivelul abdomenului și toracelui, care produc un lichid înțepător, iritant. Făina în care gândacii au format o populație mare devine roz din cauza contaminării cu această secreție, iar prezența ei facilitează o creștere accelerată a mucegaiurilor „Composition of the Odorous Secretion of Tribolium castaneum”, academic.oup.com
T.castaneum a dezvoltat rezistență la ciupercile entomopatogene prin înglobarea în cuticula care le acoperă corpul a unor „Secretion and Detection of Defensive Compounds by the Red Flour Beetle Tribolium castaneum Interacting with the Insect Pathogenic Fungus Beauveria bassiana”, ncbi.nlm.nih.gov În caz de infestare gravă, făina capătă un miros înțepător și devine improprie pentru consumul uman. Se recomandă evitarea stocării pe o perioadă îndelungată, precum și aruncarea produselor astfel afectate.
Acești gândaci pot provoca chiar un răspuns alergic la persoanele cu o sensibilitate ridicată. Un caz de alergie severă a fost înregistrat la un muncitor dintr-o fabrică de panificație. Raportul medical a prezentat valori ridicate ale anticorpilor serici specifici IgE. Acesta a dezvoltat rinită, conjunctivită și simptome astmatice, precum și urticarie la încheieturile mâinilor, brațelor, gâtului și feței. Simptomele au apărut în urma întreținerii și reparației mașinilor utilizate la procesarea făinii contaminate cu specii de „Occupational IgE-mediated allergy to Tribolium confusum (confused flour beetle)”, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
Cum un rău nu vine niciodată singur, o serie de studii au demonstrat faptul că speciile genului Tribolium pot fi vectori de transmitere a cisticercoizilor, care sunt forme de larve închistate ale teniilor. Speciile de gândaci transmit tenii precum Raillietina cesticillus. Procesul de metamorfoză de la larvă la pupă sau adult al gândacilor nu distruge toți cisticercoizii prezenți. Tenia își finalizează ciclul de viață în două gazde diferite: gazdele intermediare sunt gândacii, iar gazdele definitive sunt, în cea mai mare parte, „Meal Beetle Larvae as Intermediate Hosts of the Poultry Tapeworm Raillietina cesticillus”, sciencedirect.com Tocmai de aceea este importantă menținerea furajelor pentru păsări departe de dăunători sau excremente.
Gândacul de făină, dușman al poluării cu plastic
Epoca modernă este „epoca plasticului”, iar găsirea unor modalități de a degrada aceste deșeuri și de a le elimina definitiv din ciclul de poluare este esențială pentru dezvoltarea unui viitor durabil. Studiile au demonstrat că atât T. confusum „Biodegradation of plastic wastes by confused flour beetle Tribolium confusum Jacquelin du Val larvae”, researchgate.net cât și „A polystyrene-degrading Acinetobacter bacterium isolated from the larvae of Tribolium castaneum”, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov dețin capacitatea de a biodegrada diferite tipuri de plastic.
Celebra rudă a gândacilor de făină, Tenebrio molitor, considerat de asemenea dăunător al produselor depozitate, tocmai a fost declarat bun de consum în Uniunea Europeană, ca sursă alternativă de proteine și nutrienți. Și acesta s-a evidențiat prin abilitatea de a biodegrada plasticul și în recuperarea biologică a biopolimerilor.
CITEȘTE ȘI: Insectele vor intra în meniul europenilor
Așadar, chiar dacă până acum ai privit gândacii de făină ca pe niște intruși în bucătăria ta, e timpul să schimbi perspectiva: atât pentru ei, cât și pentru oameni, fiecare zi este o luptă pentru resurse și cel mai adaptat supraviețuiește în acest amalgam de provocări.
Seria Biodiversitate Urbană este o colaborare între Muzeul Național de Istorie Naturală „Grigore Antipa” și Mindcraft Stories, care-și propune să ofere cititorilor articole despre biodiversitatea urbană din România, scrise de cercetătorii muzeului.
