Per le formiche, l'unità è forza…e salute

Quando un agente patogeno entra nella colonia, le formiche cambiano il loro comportamento per evitare la diffusione della malattia. In questo modo, proteggono la regina, la covata e le giovani formiche operaie. Questi risultati, frutto di uno studio condotto in collaborazione tra i gruppi di Sylvia Cremer dell'Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) e di Laurent Keller dell'Università di Losanna, sono pubblicati sulla rivista Science.
Per proteggere le colonie, le formiche hanno sviluppato meccanismi di difesa dalle malattie, compresi gli adattamenti alla loro organizzazione sociale. Le formiche non interagiscono in modo casuale con gli altri membri della colonia, ma sono organizzate in sottogruppi in base alla loro età e ai compiti che svolgono. Mentre le giovani formiche operaie, le cosiddette "infermiere", si occupano della preziosa covata al centro della colonia, le formiche operaie più anziane diventano bottinatrici e raccolgono il cibo al di fuori del nido. Queste formiche bottinatrici sono più esposte agli agenti patogeni.

Rafforzare il forte
I ricercatori hanno utilizzato un sistema di "codice a barre" sviluppato nel gruppo Keller per seguire le interazioni tra le formiche, soprattutto per osservare il loro comportamento quando la malattia si diffonde. In un primo esperimento, hanno messo dei marcatori digitali su 2.266 formiche da giardino. Le telecamere a infrarossi hanno preso un'immagine delle colonie ogni mezzo secondo, in modo che i ricercatori potessero seguire e misurare il movimento e la posizione di ogni membro e le loro interazioni sociali. I ricercatori hanno dimostrato che la suddivisione delle formiche in gruppi agisce in modo profilattico e riduce il rischio di diffusione della malattia.
Il 10% delle formiche operaie (tutte le bottinatrici) sono state poi esposte a spore fungine che si diffondono facilmente attraverso il contatto. Confrontando le colonie di formiche prima e dopo l'esposizione ad agenti patogeni, le formiche rilevano rapidamente la presenza delle spore fungine e modificano il loro comportamento per rafforzare le difese già esistenti. "Le formiche cambiano il modo in cui interagiscono e con chi interagiscono", spiega Sylvia Cremer, "Le cricche tra le formiche diventano ancora più forti e il contatto tra cricche si riduce. Le bottinatrici interagiscono di più con le bottinatrici e gli infermieri di più con gli infermieri. Questa è una risposta di tutta la colonia - anche gli animali che non sono trattati con le spore cambiano il loro comportamento". Aggiunge Laurent Keller: "Questo è il primo studio scientifico che dimostra che una società animale è in grado di cambiare attivamente la propria organizzazione per ridurre la diffusione della malattia".
Utilizzando un metodo qPCR (reazione a catena della polimerasi) altamente sensibile stabilito nel gruppo Cremer, i ricercatori potrebbero quantificare esattamente quante spore una formica individuale portava sul suo corpo. Il qPCR controlla come una molecola di DNA mirata viene amplificata durante la cosiddetta reazione a catena della polimerasi. Questo permette ai ricercatori di trarre conclusioni su quanta parte del DNA, e per deduzione quante spore fungine, erano presenti all'inizio.

Poiché le formiche hanno cambiato il modo in cui interagiscono, sono cambiati anche i modelli di trasferimento delle spore. Solo pochi membri hanno ricevuto una dose elevata di agenti patogeni, che potrebbe causare malattie. Inoltre, più formiche hanno ricevuto una dose bassa, che Cremer e il suo gruppo ha dimostrato in precedenza non causare malattie, più si rinforza il sistema protettivo di fronte a future infezioni - simile all’inoculazione o variolazione negli esseri umani. "L'agente patogeno è distribuito su molte spalle, e il sistema immunitario delle formiche può trattare molto bene con questo livello patogeno inferiore, che fornisce una forma di memoria immunitaria", dice Cremer.

Salvare la regina
Le analisi hanno anche dimostrato che la colonia protegge animali particolarmente preziosi. La regina, l’unico membro che si riproduce, e le infermiere, giovani formiche operaie che possono ancora contribuire per molte ore di lavoro alla colonia, hanno ricevuto meno agente patogeno. "In una colonia, non tutti gli animali devono essere protetti, ma i membri più preziosi dovrebbero sopravvivere", spiega Keller.
I ricercatori hanno anche effettuato un esperimento di sopravvivenza, per vedere come il carico patogeno 24 ore dopo l'esposizione è correlato alla morte per malattia. La correlazione era alta, dice Nathalie Stroeymeyt, primo autore e Postdoc nel gruppo di Laurent Keller: "Abbiamo calcolato un carico predittivo di spore per ogni formica individuale, basato sulla sua interazione con altre formiche nelle prime 24 ore dopo l'esposizione di agenti patogeni. Le formiche con un elevato carico previsto di spore avevano maggiori probabilità di morire nove giorni dopo l'esposizione rispetto alle formiche con un basso carico previsto di spore". Riassume: "La mortalità era più alta tra i foraggieri che tra gli infermieri. E tutte le regine erano ancora vive alla fine dell'esperimento".
Il modo in cui le formiche collettivamente affrontano i problemi, come il rischio di un'epidemia, potrebbe dare indicazioni sui principi generali della dinamica della malattia, dice Cremer: "Le interazioni sociali sono le vie su cui viaggiano le malattie e definiscono come le epidemie possono diffondersi. La ricerca di base sulle formiche può aiutarci a comprendere meglio i processi epidemiologici, che possono essere rilevanti anche in altri gruppi sociali".

Nunzia Vallozzi

Fonte e photo credits: ScienceDaily