La misteriosa comunicazione delle formiche, non solo antenne: profumi e Chc

La comunicazione tra le formiche è molto più complessa di quel che si credeva

[31 marzo 2016]

formiche

Il 12 agosto 1886, lo scienziato svizzero Auguste Forel strappò metodicamente le antenne dal capo di decine di formiche di specie diverse, questo atto “crudele” lo portò a capire una parte dello straordinario modo in cui le formiche comunicano. Quando Forel mise le formiche private delle antenne tutte insieme in una scatola, gli insetti, che in una situazione di integrità fisica sarebbero stati molto aggressivi tra loro, mostrarono una imprevista coesistenza armoniosa. «A poco a poco le mie varie formiche si sono riunite ti felicemente insieme», scriveva Forel in The Senses of Insects pubblicato nel 1908. Lo scienziato aveva dimostrato un concetto oggi ancora centrale per la comprensione scientifica della comunicazione delle formiche: usano le loro antenne per distinguere gli amici dai nemici.

Ma a 130 anni da quella scoperta molti degli aspetti che permettono la silenziosa comunicazione tra le formiche restano ancora un mistero. Ora lo  studio “Location-specific cuticular hydrocarbon signals in a social insect”, pubblicato su Royal Society B  da Qike Wang, Jason Goodger, Ian Woodrow e Mark Elgar della School of BioSciences dell’università di  Melbourne, aggiunge un po’ di chiarezza e qualche prezioso tassello in più per comprendere le complessità del “linguaggio” delle formiche.  I ricercatori australiani sottolineano che «Gli insetti sociali utilizzano idrocarburi cuticolari (CHC) per trasmettere diversi segnali sociali, inclusa l’identità della colonia e del nido. Nonostante ricerche approfondite, la fonte esatta e l’identità dei CHC che agiscono come segnali di identificazione specifici per il nido rimangono in gran parte sconosciuti. Forse questo è perché gli studi che identificano i segnali CHC in genere utilizzano solventi organici per estrarre un singolo campione dall’animale intero, analizzando in tal modo un cocktail di sostanze chimiche che possono servire per diverse funzioni di segnalazione».

Quindi il team dell’università di Melbourne ha scelto un nuovo  approccio per identificare prima i profili dei CHC provenienti da diverse parti del corpo delle formiche Iridomyrmex purpureus e poi hanno realizzato test biologici e comportamentali per rivelare la posizione dei segnali sociali specifici. «I profili CHC delle operaie e delle alate variavano tra le diverse parti del corpo – si legge nello studio – e le operaie facevano più attenzione alle antenne delle non compagne di nido e alla gambe delle compagne di nido. Le operaie rispondevano in modo meno aggressivo alle operaie non compagne di nido se i CHC sulle antenne dei loro avversari erano stati rimossi con un solvente. Questi dati indicano che i CHC situati sulle antenne rivelano l’identità dei compagni di nido e, straordinariamente, che le antenne sia trasmettono che ricevono i segnali sociali. Il nostro approccio ed i risultati potrebbero essere applicati pregevolmente alla segnalazione chimica in altri contesti comportamentali e fornire spunti che  altrimenti restano celati, includendo prodotti chimici  o che non hanno alcuna funzione di segnale o che possono essere utilizzati in altri contesti».

Gli idrocarburi cuticolari sono stati scoperti molti anni dopo l’esperimento di Forel e sono quella  sostanza grassa o cerosa, simile alla cera sulle foglie di molte piante, che ricopre la maggior parte degli insetti per evitare che si secchino. Come spiega Maya Wei-Haas sullo Smithsonian Magazine  «I CHC sono un gruppo molto eterogeneo di composti. E una formica non è ricoperta  da un solo CHC, ma da molti. La combinazione di CHC potrà variare all’interno colonie di formiche o anche all’interno di un singolo nido. Anche altre creature hanno imparato a imitare questi profumi per avere accesso ad una fortezza delle formiche».

Il leader del team di ricerca australiano, Qike Wang, spiega che «Finora, gli scienziati avevano ipotizzato che, per ogni singola formica, il rivestimento CHC fosse uniforme su tutto l’insetto. Ma non è necessariamente così. In molti animali,  le parti del corpo hanno odori ben distinti, e talvolta potenti, provenienti da sostanze secrete da ghiandole differenti così come per fattori ambientali. L’odore dell’ascella è diverso da quello del piede, vero? Eppure nessuno aveva precedentemente messo in dubbio questa idea per le formiche».

Wang ei suoi colleghi hanno analizzato il profilo dei CHC sulle antenne, la testa, le gambe e addome delle  Iridomyrmex purpureus una specie di formiche australiane  carnivore divise in caste di operaie e di riproduttori e hanno scoperto che gli odori che emanano possono differire in più parti del corpo, sia in una singola formica che tra le diverse colonie.

Vista questa grande variazione nel profumo, il team si è chiesto come le formiche possano utilizzare questi diversi segnali odorosi per identificare le compagne di nido. Così hanno osservato come interagivano coppie di formiche operaie una volta che si trovavano di fronte a compagne di nido e a non compagne di nido, scoprendo che utilizzavano maggiormente le loro sensibili antenne per sondare le antenne delle estranee, mentre con le loro compagne “osservavano” le gambe. I ricercatori pensano che proprio nelle gambe ci sia un importante  segnale di riconoscimento non ancora identificato.

I ricercatori hanno poi effettuato una versione diversa dell’esperimento di Forel: hanno rimosso le antenne solo ad alcune, dopo  le hanno presentate prima alle compagne di nido e poi alle non compagne di nido: le formiche con le antenne intatte non hanno mostrato nessuna aggressività verso quelle prive di antenne. Ma è difficile capire gli altri effetti sulle formiche dell’amputazione delle antenne, quindi  Wang e i suoi colleghi hanno testato di nuovo le formiche, ma questa volta hanno rimosso solo il rivestimento ceroso CHC dalle antenne. Le formiche sono state anestetizzate mettendole brevemente in un congelatore, poi le loro antenne sono state delicatamente immerse in un solvente organico che ha dissolto il rivestimento ceroso. Quando le formiche si sono svegliate dalla temporanea ibernazione, il team le ha messe di fronte sia alle lo compagne di nido che alle non compagne di nido e Hanno scoperto che le formiche erano poco aggressive verso gli esemplari con le antenne “ripulite”, mentre spesso erano aggressive verso gli esemplari che avevano ancora la copertura di CHC a sulle antenne.

Il team australiano ha ripetuto più e più volte l’esperimento e dice che «I risultati suggeriscono che tutte le formiche raccolgono le loro indicazioni per individuare le compagne di nido utilizzando solo i CHC sulle antenne», quindi la comunicazione tra le formiche sarebbe molto più complessa di quel che si credeva. Wang aggiunge: «Per molto tempo, abbiamo dato  per scontato che le antenne fossero solo organi di senso e non pensavamo ad altre funzioni. Ma sembra che le antenne veicolino e ricevano  informazioni».

Deborah Gordon, una biologa della Stanford University, che non ha partecipato alla ricerca, ha detto allo Smithsonian Magazine: «Questo fa parte del trend verso la comprensione che i profili odorosi degli individui in una colonia sono molto più diversificati  di quanto avessimo immaginato. Questo ha fatto fare un ulteriore passo avanti, dimostrando che gli odori sono diversi anche all’interno di un individuo».

Ma dove provengono questi segnali odorosi? «A questo punto, è difficile dirlo – scrive la  Wei-Haas – Prima gli scienziati in precedenza pensavano che le formiche spandessero CHC   mentre si controllavano le una con le altre o che forse condividessero gli odori quando si urtano le une con le altre nelle loro vivaci colonie». Tuttavia, studi recenti ipotizzano che anche molti altri fattori possono modificare questi segnali chimici.  La Gordon dice che nelle formiche operaie, che passano lunghe ore sotto il sole, il rivestimento CHC può subire delle trasformazioni che danno loro un odore diverso dalle formiche delle altre caste che vivono nel nido: «E’ una scoperta davvero interessante e solleva un sacco di domande. Come e da dove viene la variazione? Come cambia nel tempo?»

Wang e il suo team hanno fatto proprie queste domande per vedere se sono in grado di analizzare da dove provengono i diversi odori e quali informazioni le formiche ricavano dai profumi. A 130 anni dall’intuizione di Forel,  Wang spera che gli scienziati alla fine riescano a risolvere il mistero della comunicazione delle formiche: «Anche in queste aree che sono così ben studiato e così ben note, la natura può ancora sorprenderci».