Para ilmuwan telah memberikan wawasan baru mengenai evolusi spesies penting dari rayap dan percaya bahwa temuan ini dapat membantu meningkatkan efektivitas pengendalian hama secara alami.

Dr. Rebecca Boulton, dari Universitas Stirling, telah menunjukkan, untuk pertama kalinya, bahwa Lysiphlebus fabarum - sebuah spesies rayap kecil - dapat bereproduksi baik dengan pasangan maupun tanpa pasangan. Penemuan ini menantang anggapan sebelumnya bahwa betina aseksual tidak dapat mengawini dan menghasilkan keturunan secara seksual.

Yang menarik, rayap ini meletakkan telur mereka di dalam serangga kecil penghisap getah yang disebut aphid, sebelum mengkonsumsi inangnya dari dalam - yang berarti bahwa mereka berfungsi sebagai pengendali hama alami. Lysiphlebus fabarum diketahui memiliki populasi seksual dan aseksual, tetapi hingga saat ini, belum diketahui apakah betina aseksual dapat bereproduksi secara seksual dengan jantan. Penemuan ini membuka kemungkinan baru untuk meningkatkan pengendalian hama biologis.

Banyak spesies rayap parasitoid dibesarkan secara massal dan dilepaskan sebagai alternatif alami terhadap pestisida, karena mereka meletakkan telur mereka di atau dalam spesies lain, banyak di antaranya merupakan hama, sebelum larva rayap yang berkembang mengkonsumsi inangnya, membunuhnya dalam proses tersebut.

Reproduksi aseksual memudahkan produksi jumlah besar rayap, tetapi rayap tersebut perlu disesuaikan dengan hama dan lingkungan lokal agar efektif. Saat ini, Lysiphlebus fabarum belum digunakan secara komersial meskipun ditemukan di seluruh dunia dan secara alami menargetkan aphid.

Memahami cara spesies ini bereproduksi dapat membantu meningkatkan keragaman genetik dalam garis yang dibesarkan secara komersial, menjadikan agen pengendalian biologi di masa depan lebih tahan banting dan lebih baik disesuaikan.

Dr. Boulton, seorang dosen di Fakultas Ilmu Alam Universitas, memimpin studi ini. Dia mengatakan: "Dalam konteks evolusi, seks fakultatif tampaknya menjadi strategi yang sempurna - reproduksi aseksual sangat efisien dan menghilangkan biaya mencari pasangan serta risiko gagal menemukan pasangan.

"Namun, seks sangat penting untuk evolusi. Ketika betina bereproduksi secara aseksual, mereka tidak mencampur gen mereka dengan gen lainnya, yang membatasi potensi terjadinya evolusi.

"Jika lingkungan berubah, spesies aseksual mungkin tidak dapat beradaptasi dengan cara yang sama seperti spesies seksual. Seks fakultatif membawa efisiensi reproduksi aseksual dengan manfaat evolusi dari seks dan karenanya dianggap sebagai yang terbaik dari kedua dunia.

"Namun, hasil penelitian saya menunjukkan bahwa mungkin ada biaya tersembunyi dari seks fakultatif karena dapat mengurangi keberhasilan reproduksi betina rayap, dan ini mungkin membatasi seberapa sering hal itu terjadi di alam.

"Rayap yang saya teliti adalah musuh alami yang penting dari aphid, mereka tidak dibesarkan secara komersial saat ini, tetapi mereka ditemukan secara global.

"Temuan saya dapat digunakan untuk mengembangkan agen pengendalian biologis baru yang dapat digunakan untuk mengendalikan aphid di seluruh dunia, memanfaatkan perilaku reproduksi alami mereka untuk memastikan bahwa mereka disesuaikan dengan inang dan lingkungan yang spesifik untuk berbagai daerah."

Dr. Boulton membesarkan rayap tersebut di Fasilitas Lingkungan Terkontrol (CEF) di Universitas dan awalnya berencana untuk menempatkan rayap aseksual dan seksual bersama, dalam kompetisi langsung, untuk melihat mana yang paling banyak menginfeksi aphid.

Namun, pada tahap awal eksperimen ini, dia menyadari bahwa rayap betina aseksual berperilaku tidak terduga dan mengawini jantan dari populasi seksual. Hal ini menyebabkan perubahan strategi, di mana dia mulai merekam perilaku ini dengan lebih detail, sebelum melakukan pengujian paternitas rayap untuk melihat apakah betina aseksual hanya mengawini atau benar-benar membuahi telur.

Setelah mengkonfirmasi bahwa rayap aseksual terlibat dalam seks fakultatif, Dr. Boulton melakukan eksperimen di mana betina aseksual baik mengawini maupun tidak, sebelum memeriksa seberapa berhasil betina ini, dan putri mereka, dalam menginfeksi aphid.

Studi ini melibatkan penempatan sekitar 300 rayap, masing-masing sekitar 1 mm panjang, di piring petri mereka sendiri dengan koloni aphid penghisap getah dan menghitung berapa banyak yang terinfeksi.

Rayap Lysiphlebus fabarum hanya hidup beberapa hari tetapi menghabiskan dua minggu berkembang sebagai larva pada inangnya.

Seluruh eksperimen, yang dilakukan selama dua generasi rayap, memakan waktu enam minggu untuk diselesaikan.

Setelah selesai, Dr. Boulton mengekstrak DNA dari rayap dan mengirimkannya untuk diuji paternitas. Ketika hasilnya kembali, jelas bahwa rayap aseksual yang mengawini, dalam banyak kasus, bereproduksi secara seksual karena keturunan mereka memiliki bagian DNA yang hanya ditemukan pada para ayah.

Studi ini, berjudul Apakah seks fakultatif adalah yang terbaik dari kedua dunia dalam rayap parasitoid Lysiphlebus fabarum?, diterbitkan dalam Royal Society of Open Science. Penelitian ini didanai melalui beasiswa penemuan BBSRC.

Profesor Anne Ferguson-Smith, Ketua Eksekutif BBSRC, mengatakan: "Ini adalah contoh menarik bagaimana Beasiswa Penemuan BBSRC membantu peneliti muda yang berbakat menjelajahi pertanyaan mendasar dalam biosains dengan relevansi nyata di dunia."

"Karya Dr. Boulton, yang mengukur biaya seks dalam rayap parasitoid yang sebagian besar aseksual ini, membuka jalan menjanjikan untuk pengendalian hama yang lebih berkelanjutan. Mendukung penelitian yang didorong rasa ingin tahu seperti ini tidak hanya memperkuat basis penelitian Inggris, tetapi juga membantu mendorong inovasi yang menguntungkan lingkungan, sistem pangan, dan masyarakat secara keseluruhan."