Hacking e schiavismo tra le formiche

Di Dawidi, Johannesburg, South Africa – http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Ant_Receives_Honeydew_from_Aphid.jpg, CC BY 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2564013

Di Ivan Berdini [I.B.]

Le formiche sono animali estremamente comuni e nella maggior parte dei casi passano inosservate. Vengono notate di solito solo quando la loro presenza diventa un problema, per esempio durante l’invasione di una dispensa, e solo in quel caso ci si rende conto di quanto possano essere grandi e popolose le loro colonie. In realtà le formiche nascondono un mondo estremamente interessante che vale la pena di esplorare, per esempio: sapevate che alcune specie sono capaci di “mestieri” che hanno molto di umano? Ci sono specie infatti capaci di coltivare il proprio cibo (come le taglia-foglie del genere Atta, che si nutrono di un fungo da loro stesse coltivato) o addirittura di allevare del bestiame come le comuni Lasius niger, che allevano afidi che poi vengono “munti” della melata (foto in alto), di cui le formiche si nutrono. Ma ci sono comportamenti ancora più sorprendenti.

Sono state descritte oltre 12.000 specie di formica, ma tutte sono accomunate da una cosa: l’eusocialità. Si tratta della capacità di creare società particolarmente complesse e interconnesse che non hanno eguali nel mondo animale, tanto che per le formiche si parla addirittura di superorganismo. In pratica i legami tra ogni singolo individuo della colonia sono tali da rendere di fatto tutta la colonia un unico grande organismo, che nasce, si riproduce e muore dopo un periodo di senescenza.

Ogni colonia è strutturata in caste, che hanno dei compiti ben precisi: ci sono le operaie minori, che si occupano di tutti i lavori di gestione della colonia (ricerca di cibo, costruzione di nuove gallerie, nutrimento della regina e delle larve); le operaie maggiori (se presenti) si occupano della protezione della colonia e del trasporto di materiali pesanti, sono volgarmente note come “soldati”; la regina si occupa di deporre le uova ed è l’unico individuo fertile di tutta la colonia (di solito ne è presente una sola, ma esistono anche molte specie poliginiche e cioè caratterizzate dalla presenza di più regine per ogni colonia); l’ultima casta è quella degli alati, maschi e regine vergini, che si occupano della propagazione della specie. Tutta questa complessa organizzazione può funzionare solo grazie a un altrettanto complesso sistema di comunicazione e infatti le formiche comunicano tra loro per via chimica con feromoni e altre sostanze, il cui scopo è quello di coordinare il lavoro e lo sviluppo di tutta la colonia.

Operaia minore e operaia maggiore di Atta insularis (Di Ramiro Chaves – Opera propria, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2923884)

Sebbene possano esserci differenze abbastanza marcate da specie a specie, il ciclo vitale tipico di una colonia di formiche può essere così sintetizzato:

  1. Incontro di maschi e regine vergini di diverse colonie durante il “volo nuziale”.
  2. La regina trova un posto adatto per scavare il nido e si stacca le ali, poi scava la prima camera nella quale si nasconde e depone le prime uova. Durante tutto l’allevamento delle prime operaie non mangia e si mantiene riciclando i muscoli alari ormai inutili.
  3. Le prime operaie appena uscite dal bozzolo iniziano subito a cercare cibo e ingrandire il nido, nel frattempo la regina depone altre uova. Larve e regina sono accudite e nutrite dalle operaie.
  4. La colonia cresce finché non accumula sufficienti risorse per produrre a sua volta alati (maschi e regine vergini) che vengono rilasciati in un momento ben preciso dell’anno, insieme a tutti quelli delle altre colonie della stessa specie. Questa azione è chiama sciamatura e consente di propagare la specie fondando nuove colonie e chiudendo il ciclo.
  5. Dopo alcuni anni la regina muore di vecchiaia e la colonia inizia il declino fino alla completa estinzione per mancato reintegro delle operaie, perché nessuno depone più uova per sostituire quelle che muoiono.

Esistono delle vistose eccezioni a questo ciclo vitale, come per esempio quella rappresentata dal parassitismo sociale. Si tratta di una forma molto particolare di parassitismo dove sia l’ospite che il parassita sono intere società e non singoli individui.

Il caso forse più impressionante è quello della dulosi, meglio nota come “schiavismo”. La regina di una specie schiavista infatti, dopo il volo nuziale, non cerca un posto per fare il nido ma invece ne cerca uno già avviato di una specie compatibile. Una volta trovato, la regina uccide un’operaia isolata e si strofina su di essa per assumerne l’odore, così può intrufolarsi nella colonia. Una volta all’interno trova la regina legittima e la uccide, prendendone poi il posto. Per fare ciò inizia a produrre massicce quantità dei feromoni della specie ospite per farsi accettare come regina, in pratica è come se violasse e ingannasse la rete di comunicazione chimica della colonia.

Affinché questo “hacking biologico” vada a buon fine è necessario però che la specie ospite e quella parassita siano strettamente imparentate, in modo che i loro rispettivi feromoni siano molto simili tra loro.

Le operaie della colonia ospite allevano le uova della regina parassita, dalle quali si sviluppano operaie incapaci di fare qualunque cosa e che vengono addirittura imboccate da quelle ospiti. Queste formiche hanno una morfologia molto particolare, come per esempio mandibole affilate a forma di sciabola, che le rende più adatte al combattimento che al lavoro.

La loro funzione diventa chiara quando il numero di operaie ospiti inizia a diminuire per la loro naturale senescenza (di solito infatti hanno una vita media di settimane o mesi, al contrario delle regine che possono vivere anche decenni) le operaie schiaviste si attivano e iniziano a perlustrare le vicinanze, cercando un nido della stessa specie ospite.

Operaie di Polyergus lucidus che portano al proprio nido pupe e larve rubate durante un raid (By James C. Trager – Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29643720)

Quando lo trovano, tornano a casa per chiamare rinforzi, dando così inizio a un raid. Le schiaviste attaccano in massa il nido bersaglio, uccidendo i difensori, per poi penetrare nel nido e rapirne le larve, che poi trasportano al loro nido. Qui le larve di operaie vengono allevate come membri della colonia schiavista e una volta adulte iniziano a lavorare per le loro rapitrici proprio come delle “schiave”. Eventuali larve di alati invece vengono mangiate.

Bisogna dire però che la vita delle schiave non è tanto diversa da quella che avrebbero fatto nella loro colonia di origine, a parte ovviamente accudire formiche di una specie diversa dalla loro.

Per trovare delle schiaviste non è necessario recarsi in località esotiche, infatti è possibile che ne abbiate vicino casa senza saperlo. La specie schiavista più grande del mondo, la Polyergus rufescens, si può tranquillamente trovare anche nei nostri boschi nonostante non sia comunissima. Infetta nidi di Formica fusca o Formica cunicularia, che invece sono specie molto comuni anche nei giardini.

Con questo siamo giunti alla fine, ma scommetto che d’ora in poi non guarderete più le formiche con gli stessi occhi.

 

Riferimenti:

  • Formiche, di Bert Höldobler ed Edward Osborn Wilson (1992)

Il farmaco dal produttore al consumatore

di Erika S

L’opinione pubblica in materia di farmaci è divisa tra le proteste contro tempi di approvazione giudicati spesso lunghi e burocraticamente “carichi” e i dubbi sulla qualità dei prodotti immessi in commercio. I farmaci salvano vite, ma possono anche causare reazioni avverse e tra i consumatori c’è chi si domanda se tutti i medicinali autorizzati siano veramente sicuri o se non ci venga tenuto nascosto qualcosa circa i loro effetti o composizione. Poiché la questione è di primario interesse per la salute pubblica, tutti i cittadini sarebbero tenuti ad informarsi sull’iter che ogni farmaco segue prima di raggiungere gli ospedali o i banconi della farmacia e dunque le nostre case: scoprirebbero che la vita di un aspirante farmaco non è per niente facile e che solo uno su diverse decine di migliaia ce la fa!

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Dagli uccelli ai pipistrelli: nuovi modelli animali per la genetica del linguaggio

di Simone Gastaldon

Il linguaggio umano è ancora ad oggi uno degli aspetti della cognizione più complessi da studiare e comprendere. Quali sono le basi biologiche che permettono a un bambino di acquisire almeno una lingua solo venendone esposto? Quand’è emersa questa capacità nella specie umana? Quali geni e processi molecolari sono coinvolti? Com’è implementata a livello neurale la competenza di una lingua? Queste sono alcune delle domande che linguisti, psicologi, biologi, paleoantropologi e neuroscienziati si pongono da almeno mezzo secolo [1].

Nella seconda metà degli anni ’90 in alcuni componenti di una famiglia britannica, la cosiddetta “famiglia KE”, è stata identificata una rara mutazione genetica ereditaria, successivamente localizzata nel gene FOXP2, il quale gioca un ruolo importante nello sviluppo cerebrale regolando l’attività di altri geni; tale mutazione causava disturbi sia nella produzione che nella comprensione del linguaggio [2]. Nonostante all’epoca il giornalismo non specialistico abbia salutato lo studio come la “scoperta del gene per il linguaggio”, ad oggi è chiaro che un tratto così complesso non può essere determinato da un solo gene, ma che esso emerga dall’interazione di una rete estesa e molto intricata.

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Alzheimer. Una soluzione di pancia

 

Una ricerca su topi modificati per manifestare una forma sperimentale di malattia di Alzheimer ha dimostrato di poter rallentare l’infiammazione del sistema nervoso associata alla malattia modificando la flora batterica presente nell’intestino degli animali.

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La malattia di Alzheimer si manifesta con la formazione di aggregati di una proteina chiamata beta amiloide, chiamate placche, nel tessuto nervoso . In seguito dentro i neuroni, le cellule che scambiandosi i segnali elettrici permettono l’attività del cervello, si formano altri aggregati di proteine detti grovigli, che compromettono ulteriormente la loro funzione.

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Olio di palma. Sostenibile?

Quanto può essere davvero sostenibile la produzione di olio di palma? Una recente ricerca ha dimostrato che c’è spazio per un ulteriore aumento di produzione, ma fuori dalle aree già soggette intensamente a questo tipo di coltivazione.

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L’olio di palma ha conosciuto una vertiginosa crescita di produzione nell’ultimo decennio passando da 10 a 17 milioni di ettari coltivati. Il motivo di tanta domanda, oltre al basso costo di produzione, risiede nell’estrema versatilità di questo olio che viene utilizzato in campo alimentare, cosmetico e nella produzione di biocarburanti. Questi fattori hanno spinto molti paesi tropicali, in grande maggioranza poveri, a investire in questa coltivazione per migliorare le condizioni delle proprie popolazioni e anche nella speranza di utilizzare i biocombustibili derivati dall’olio di palma per raggiungere un certo grado di indipendenza energetica.

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Topi anti-mina

Una ricerca scientifica ha prodotto una linea di topi modificati capaci di percepire in modo efficientissimo un determinato odore. Oltre alle ricadute teoriche sull’esplorazione del senso dell’olfatto, la ricerca poterebbe avere interessanti ricadute pratiche per la ricerca di esplosivi e sostanze stupefacenti.

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L’olfatto fra i 5 sensi è ancora quello meno esplorato dalla scienza, eppure è un senso estremamente importante: delle nostre percezioni del mondo esterno l’odore è l’unica a raggiungere direttamente i centri superiori del cervello senza essere filtrato da altre parti del sistema nervoso; inoltre come nessun altro è in grado di scatenare ricordi ed emozioni senza l’intervento del nostro pensiero cosciente.

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Pioppi modificati per biocarburanti

Una modificazione degli enzimi coinvolti nella sintesi della lignina rende possibile un considerevole aumento nella resa del bioetanolo prodotto a partire dai comuni pioppi.

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Una delle alternative più promettenti ai combustibili fossili è il bioetanolo, il comune alcool etilico presente nel vino e nella birra, ricavato dalla fermentazione dai composti zuccherini presenti in varie piante. Responsabile della fermentazione è il lievito microscopico Saccharomyces cerevisiae, quello impiegato già da millenni tanto della lievitazione del pane che nella produzione di bevande alcoliche. Uno dei problemi di questo approccio è che le parti delle piante più ricche di questi zuccheri sono quelle usate a scopo alimentare, con il rischio di mettere nutrizione e carburanti in conflitto per la propria realizzazione.

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Cannabis contro Alzheimer

Il tetraidrocannabinolo o THC, il principio attivo contenuto nella cannabis sativa, ha dimostrato di essere in grado di mitigare gli effetti tossici legati alla malattia di Alzheimer in colture di cellule che riproducono il decorso della malattia.

 

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ATTENZIONE. AVVISO IMPORTANTE:

il presente articolo parla di un trattamento sperimentale applicato a singole cellule coltivate. Le informazioni ottenute dallo studio saranno utili per orientare la futura ricerca medica, ma sono di per sè insufficienti a trarre conclusioni relative al paziente umano nella sua interezza e nella sua complessità, pertanto non possono costituire un’indicazione di trattamento medico.

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Buon sonno, buona memoria

Uno studio psicologico ha per la prima volta correlato gli effetti benefici sulla memoria del sonno al grado di attivazione del sistema nervoso autonomo parasimpatico

 

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Non è una novità che dormire migliori la capacità di ricordare. L’idea è stata sostenuta a lungo prima dai filosofi, quindi da medici e biologi che sono riusciti a provarne la validità. Ma è sempre sfuggita ai tentativi di individuarla la caratteristica specifica del sonno che lo rende un buon sonno per la memoria. Vari esperimenti hanno provato a correlare la capacità di ricordo alla quantità di sonno REM (quello caratterizzato da rapidi movimenti degli occhi sotto le palpebre chiuse e dai sogni) oppure al non REM (NREM). Mentre altri hanno cercato una correlazione con caratteristiche più specifiche delle due fasi, misurate tramite elettroencefalogramma.

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