[ad_1]
Le società delle formiche si comportano come “superorganismi” strettamente integrati, dove migliaia di individui lavorano insieme in un modo che ricorda l’attività coordinata delle cellule di un corpo. I ricercatori dell’Istituto di scienza e tecnologia Austria (ISTA) hanno scoperto che la covata di formiche malate terminali rilascia un odore caratteristico, simile al modo in cui le cellule del corpo infette inviano segnali di pericolo. Questo profumo funge da allarme precoce che aiuta la colonia a rilevare ed eliminare rapidamente le infezioni prima che si diffondano. I risultati sono stati pubblicati in Comunicazioni sulla natura.
In molti animali sociali, gli individui spesso nascondono i segni della malattia per evitare di essere messi da parte dal gruppo. Le pupe delle formiche prendono una strada molto diversa. Di fronte a un’infezione non riescono a sopravvivere, producono un allarme chimico che avverte i loro compagni di nido del pericolo che rappresentano.
Le formiche operaie rispondono al segnale di avvertimento
Non appena le formiche operaie rilevano questo segnale, si muovono rapidamente. Aprono il bozzolo della pupa infetta, creano piccoli tagli sulla sua superficie esterna e applicano acido formico, un composto antimicrobico naturale prodotto dagli stessi lavoratori. Questo trattamento uccide gli agenti patogeni che crescono all’interno della pupa ma provoca anche la morte della pupa.
“Ciò che a prima vista sembra un sacrificio di sé è, in realtà, vantaggioso anche per il segnalatore: protegge i suoi compagni di nido, con i quali condivide molti geni. Avvertendo la colonia dell’infezione mortale, le formiche malate terminali aiutano la colonia a rimanere sana e producono colonie figlie, che indirettamente trasmettono i geni del segnalatore alla generazione successiva”, spiega Erika Dawson, prima autrice dello studio ed ex postdoc nel gruppo di ricerca Social Immunity guidato da Sylvia Cremer all’ISTA.
La ricerca, condotta con l’ecologo chimico Thomas Schmitt dell’Università di Würzburg in Germania, documenta per la prima volta questa forma di segnalazione altruistica della malattia negli insetti sociali. Senza un tale sistema di allarme, una formica morente potrebbe diventare altamente contagiosa e minacciare l’intera colonia. Segnalando tempestivamente la propria condizione, i malati incurabili consentono alla colonia di eliminare la minaccia prima che si aggravi.
Perché le colonie di formiche fanno affidamento su una cooperazione estrema
Su scala della colonia, le formiche funzionano come un “superorganismo”, in cui i diversi membri assumono ruoli essenziali per la sopravvivenza del gruppo. Le regine si concentrano sulla riproduzione, mentre le operaie gestiscono tutto, dall’alimentazione alla manutenzione del nido e all’assistenza sanitaria. Ciò rispecchia la divisione del lavoro nel corpo umano, dove le cellule riproduttive generano prole e altre cellule svolgono compiti biologici quotidiani.
Sia gli organismi che i superorganismi dipendono dalla stretta collaborazione di componenti riproduttivi e non riproduttivi. Nelle formiche, questa cooperazione è così estesa da includere comportamenti che avvantaggiano la colonia anche a scapito dell’individuo, come il sacrificio di una covata infetta mortalmente.
Perché è necessario un segnale di allarme precoce
Una domanda naturale è perché le formiche abbiano sviluppato un sistema di allarme così sofisticato se gli individui malati possono semplicemente allontanarsi. Cremer spiega: “Le formiche adulte che si avvicinano alla morte lasciano il nido per morire fuori dalla colonia. Allo stesso modo, i lavoratori che sono stati esposti alle spore fungine praticano il distanziamento sociale”. Tuttavia, questa opzione non è disponibile per la covata, che non può muoversi autonomamente. Come le cellule infette del corpo, richiedono un aiuto esterno.
Le pupe e le cellule del corpo in via di sviluppo affrontano sfide simili e utilizzano strategie simili. Entrambi rilasciano segnali chimici che attirano verso di sé le cellule immunitarie o le formiche operaie, consentendo a questi aiutanti di rimuovere potenziali fonti di infezione. Gli immunologi si riferiscono a questo segnale come al “segnale trovami e mangiami”.
“Il segnale deve essere sensibile e specifico”, aggiunge Cremer. “Dovrebbe aiutare a identificare tutte le pupe di formiche malate terminali, ma essere sufficientemente preciso da evitare di innescare il disimballaggio di pupe sane o di quelle in grado di superare l’infezione con il proprio sistema immunitario.” Ciò solleva la questione di come si raggiunga tale precisione.
Come l’infezione cambia l’odore della pupa
Schmitt, il cui lavoro si concentra sulla comunicazione chimica negli insetti sociali, osserva che i lavoratori possono prendere di mira una singola pupa malata tra tante. “Ciò significa che l’odore non può semplicemente diffondersi attraverso la camera del nido ma deve essere direttamente associato alla pupa malata. Di conseguenza, il segnale non è costituito da composti volatili ma è invece costituito da composti non volatili sulla superficie del corpo della pupa.”
Due componenti del profilo olfattivo naturale delle formiche diventano più forti quando una pupa viene infettata a morte. Per verificare se questo cambiamento di odore da solo innesca la risposta alla disinfezione, i ricercatori hanno trasferito l’odore alterato su pupe sane e hanno monitorato il comportamento dei lavoratori.
“Abbiamo estratto l’odore dalle pupe segnalatrici e lo abbiamo applicato alla covata sana”, afferma Cremer. I risultati hanno mostrato che il solo odore era sufficiente a indurre gli operatori a disimballare le pupe trattate, dimostrando che l’odore alterato della covata infetta allo stadio terminale funziona allo stesso modo del segnale “trovami e mangiami” osservato nelle cellule del corpo infette.
Perché solo alcune pupe inviano l’avvertimento
Secondo Dawson non tutta la covata manda questo segnale di allarme. “Non è stato osservato che le pupe regine, che hanno difese immunitarie più forti rispetto alle pupe operaie e possono limitare l’infezione, emettono questo segnale di allarme alla colonia”, spiega. Le pupe operaie, tuttavia, non avevano questa capacità e segnalavano aiuto.
Segnalando solo quando un’infezione non può essere controllata, la covata garantisce che la colonia risponda solo a minacce reali. Ciò impedisce la perdita inutile di individui ancora in grado di riprendersi. Cremer conclude: “Questo preciso coordinamento tra il livello individuale e quello della colonia è ciò che rende così efficace questa segnalazione altruistica della malattia”.
Informazioni sugli studi sugli animali
Per comprendere meglio i processi biologici fondamentali, come quelli della biologia comportamentale, dell’immunologia o della genetica, la ricerca sugli animali è essenziale. Nessun altro metodo, compresi gli approcci in silico, può sostituire completamente questi studi. Tutti gli animali utilizzati negli esperimenti vengono raccolti, allevati e trattati secondo rigorose norme legali.
[ad_2]
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com