I comportamenti collettivi sono presenti in molti diversi gruppi di animali: banchi di pesci che nuotano insieme in uno schema vorticoso, grandi stormi di uccelli che migrano durante la notte, gruppi di api che coordinano il loro comportamento per difendere il loro alveare. Questi comportamenti sono comunemente osservati negli insetti sociali in cui lavorano insieme fino a migliaia di individui, spesso con ruoli distinti. Nelle api mellifere, il ruolo che un’ape svolge nella colonia cambia man mano che invecchiano. Le api più giovani svolgono compiti all’interno dell’alveare, come l’assistenza infermieristica e la costruzione della cera, mentre le api più anziane passano a ruoli al di fuori dell’alveare, cercando cibo (raccoglitrici) o difendendo la colonia (soldati).
Ciò che determina se le api più anziane diventano raccoglitrici o soldati è sconosciuto, ma un nuovo studio pubblicato su Natura Ecologia ed Evoluzione esplora i meccanismi genetici alla base del comportamento collettivo della difesa della colonia e come questi meccanismi si collegano all’aggressività complessiva della colonia.
“Le api da miele non hanno una divisione del lavoro basata sulle dimensioni, come potresti vedere nelle termiti o nelle formiche”, ha detto Ian Traniello, ex studente laureato presso l’Università dell’Illinois Urbana-Champaign, ora ricercatore associato presso la Princeton University e primo autore sullo studio. “Se chiedi a qualcuno per strada di indovinare quale formica è un soldato contro una raccoglitrice, probabilmente lo indovinerà giusto il 100% delle volte, perché i soldati sono enormi. Le api da miele hanno invece una divisione del lavoro basata sull’età, dove le api più anziane tendono ad essere raccoglitrici o soldati, entrambi ruoli pericolosi e potenzialmente letali”.
Uno studio di associazione sull’intero genoma condotto in precedenza su una sottospecie di ape mellifera a Porto Rico che si era evoluta per essere meno aggressiva negli ultimi anni, ha rivelato forti associazioni tra la variazione nella sequenza di alcuni geni e il livello di aggressività complessiva della colonia. I ricercatori hanno chiamato questi “geni dell’aggressività delle colonie”.
In questo studio, i ricercatori hanno confrontato l’espressione e la regolazione dei geni nel cervello di soldati e raccoglitori e tra colonie che variavano in termini di aggressività. I ricercatori hanno misurato l’aggressività della colonia contando il numero di punture sui cerotti di pelle scamosciata posizionati all’esterno degli alveari dopo un disturbo. Hanno identificato i soldati come le api che hanno attaccato le toppe e le bottinatrici come le api che sono tornate all’alveare con il polline. I ricercatori hanno quindi utilizzato la trascrittomica a singola cellula e l’analisi della rete di regolazione genica per confrontare i cervelli delle api bottinatrici e delle api soldato, da colonie a bassa e alta aggressività.
I ricercatori hanno scoperto che, sebbene ci fossero migliaia di geni nel cervello che differivano nella loro espressione tra soldati e raccoglitori, nessuno di loro faceva parte dell’elenco dei geni dell’aggressività della colonia. Tuttavia, quando hanno creato modelli di reti di regolazione dei geni cerebrali, che controllano quando e dove vengono espressi geni specifici, i ricercatori hanno scoperto che la struttura di queste reti differiva tra soldati e raccoglitori e le differenze erano maggiori quando i soldati e i raccoglitori provenivano da una colonia più aggressiva.
“Quello che pensiamo stia accadendo è che la regolazione dei geni associati al comportamento collettivo influisce sui meccanismi che sono alla base della divisione del lavoro”, ha spiegato Traniello. “Quindi, le colonie possono diventare più o meno aggressive influenzando il livello di aggressività degli individui all’interno di quella colonia. Fondamentalmente, un raccoglitore può avere più o meno probabilità di passare a uno stato simile a un soldato se l’ambiente lo richiede”.
I risultati evidenziano l’importanza della regolazione genica per la nostra comprensione della relazione tra geni e comportamento.
“Mentre alcuni studi hanno trovato potenziali differenze ereditabili tra soldati e raccoglitori, questo studio dimostra che le api mellifere più vecchie possono avere il potenziale per assumere entrambi i ruoli”, ha affermato Gene Robinson (GNDP), direttore dell’IGB e autore dell’articolo. “Nelle colonie più aggressive, probabilmente a causa dell’aumento del pericolo nell’ambiente, le api più anziane potrebbero essere più predisposte a diventare soldati per aiutare a difendere la colonia”.
I piani per le direzioni future includono lo sviluppo di test funzionali per esplorare il ruolo delle reti geniche identificate nello studio e per identificare spazialmente dove vengono espresse nel cervello. Traniello dice che non vede l’ora di esplorare queste nuove domande.
“Abbiamo tecnologie straordinarie per sondare i geni e il comportamento su una scala senza precedenti, sia con trascrittomica a cellula singola che, ora, spaziale”, ha affermato Traniello. “Questi ci danno nuovi mezzi per comprendere vecchie domande, come la relazione dall’individuo al collettivo, o la relazione tra genotipo e fenotipo. È emozionante poter prendere questi strumenti e applicarli in contesti naturalistici, e spero che questo lavoro ispiri altri fare lo stesso».
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
