La strana vita di una formica cambia ciò che sappiamo dell’evoluzione

Due specie possono evolversi da un antenato comune, senza essere geograficamente isolate l’una dall’altra?

[25 agosto 2014]

Il parassita sociale Mycocepurus castrator,una specie di formica scoperta di recente, si è evoluto in simpatria dalla sua specie ospite: quindi, questa formica si è speciata recentemente da una delle popolazioni che parassita. Lo studio  “A Social Parasite Evolved Reproductive Isolation from Its Fungus-Growing Ant Host in Sympatry”  pubblicato  da Current Biology da un  team internazionale di ricercatori, conterrebbe dunque la clamorosa conferma della controversa ipotesi dell’evoluzione intraspecifica di un parassita sociale, cove un passaggio dal comportamento eusociale ad uno  parassitario che può causare la speciazione simpatrica.

Le specie di formiche inquiline sociali parassitarie – spiegano i ricercatori – sfruttano le colonie di altre specie di formiche principalmente per la produzione di prole sessuata che viene allevata dall’ospite.  Le formiche parassite  sociali  e i  loro ospiti sono spesso parenti stretti (regola di Emery), e due ipotesi principali competono per spiegare le origini evolutive dei parassiti: (1) l’ipotesi interspecifica propone uno scenario di speciazione allopatrica per il parassita, (2) l’ipotesi intraspecifica postula che il parassita si evolva direttamente dal suo ospite in simpatria. Per le formiche si sono accumulate prove a sostegno dell’ipotesi intraspecifica, ma speciazione simpatrica rimane controversa come un meccanismo di speciazione generale per gli inquilini parassiti».

I ricercatori (Christian Rabeling, delle università di Harvard e Rochester, Ted Schultz del National Museum of Natural History della of the Smithsonian Institution, Naomi Pierce dell’Harvard University e Maurício Bacci, del centro studi sugli insetti sociali dell’ Universidade de São Paulo) hanno utilizzato la filogenesi molecolare per valutare se la formica sociale parassitaria Mycocepurus castrator si sia speciata in simpatria dalla sua ospite Mycocepurus goeldii  e dicono che «Sulla base di diversi modelli di relazione nei geni nucleari e mitocondriali, concludiamo che ospite e parassita occupano una finestra temporale nella quale ha avuto luogo l’ordinamento del lignaggio nei geni mitocondriali ma non ancora negli alleli nucleari. Ne deduciamo che l’ospite abbia avuto origine prima e che il parassita abbia avuto origine in seguito da un sottoinsieme delle popolazioni della specie ospitanti, fornendo il supporto empirico all’ipotesi che le inquiline parassite si siano potute evolvere in isolamento riproduttivo, vivendo simpatricamente con i loro ospiti».

La formica parassita, della quale si conosce solo una popolazione che vive sotto un eucalipto nel parco dell’università brasiliana di São Paulo, sarebbe quindi evoluta dalla sua specie originaria,  pur continuando a vivere nella stessa colonia.

Rabeling, il biologo che ha condotto il team di ricerca, sottolinea che «la maggior parte delle nuove specie nascono in isolamento geografico. Ora abbiamo la prova che la speciazione può avvenire all’interno di una singola colonia». Scoprenmdo la Mycocepurus castrator, Rabeling ei suoi colleghi hanno scoperto anche  un esempio della discussa teoria della speciazione simpatrica, che avviene quando una nuova specie sviluppa pur condividendo la stessa area geografica della sua “sorella”, si ma riproduce da sola. «Mentre speciazione simpatrica è più difficile da dimostrare – spiega ancora Rabeling, – crediamo di essere in procinto di documentare la realtà di un particolare tipo di evoluzione in corso».

Alla Smithsonian Institution evidenziano: «Le nuove specie si formano quando i loro membri non sono più in grado di riprodursi con i membri della specie genitrice. Il meccanismo comunemente accettato è chiamato speciazione allopatrica, nel quale  le barriere geografiche – come montagne- separano i membri di un gruppo, portandoli ad evolversi indipendente» e Schultz aggiunge: «Fin dall’Origine delle specie di Darwin, i biologi evoluzionisti hanno a lungo discusso se due specie possono evolversi da un antenato comune, senza essere geograficamente isolate l’una dall’altra. Con questo studio, offriamo un caso convincente di evoluzione simpatrica che aprirà nuove discussioni nel dibattito sulla speciazione in queste formiche e, più in generale, sugli insetti sociali e la biologia evolutiva».

Infatti, la M. castrator non è semplicemente un’altra formica nella colonia; è un parassita che vive dentro e fo uori dall’ambiente del suo ospite, la Mycocepurus goeldii,  che coltiva funghi per cibarsene sia per se stessa e, indirettamente, per il suo parassita, che non partecipa ai lavori di coltivazione. Incuriositi da questo, per determinare se il parassita si sia evoluto dal suo presunto ospite, i ricercatori hanno studiato le relazioni genetiche di tutte le formiche sudamericane note che allevano funghi, tra le le quali tutte le 11 specie conosciute del genere Mycocepuru ed hanno così scoperto chele formiche parassite sono geneticamente  vicina alle  M. goeldii , ma non alle altre specie di formiche. Inoltre hanno inoltre stabilito che le formiche parassite non sono più riproduttivamente compatibili con le formiche ospiti, il che le rende una specie a parte che avrebbe smesso di riprodursi con la specie ospite solo 37.000  anni fa, un periodo molto breve a livello  evolutivo.

Il team di Rabeling scoperto che la sequenza dei nucleotidi nei mitocondri sta cominciando a sembrare diverso da quella he si trova nelle formiche ospitanti, ma che i geni nel nucleo hanno ancora tracce del rapporto tra ospite e parassita, il che lo ha portato a concludere che M. castrator ha iniziato ad evolversi dal suo ospite. Rabeling sottolinea che «Confrontando solo alcuni geni nucleari e mitocondriali non può essere sufficiente per dimostrare che le formiche parassite sono una specie completamente nuova. Ora stiamo sequenziamento dell’intero genoma mitocondriale e nucleare di queste formiche parassite e del loro ospite, nel tentativo di confermare la speciazione».

Le formiche parassite devono approfittare con discrezione delle specie ospiti, visto che se vengono riconosciute possono essere uccise dalle formiche operaie, per questo la regina della nuova specie parassitaria si è evoluta fisicamente più piccola, che  rende difficile distinguerla da una formica operaia della specie  ospite.

Le regine ed i maschi della specie ospite si riproducono solo con un cerimoniale in volo all’inizio della stagione delle piogge e Rabeling ha scoperto che le regine ei maschi parassitari, che devono essere più discreti riguardo alle loro attività riproduttive, ignorano le condizioni stagionali, «con la necessità di nascondere la propria identità parassitaria, i maschi e le femmine di  M. castrator hanno perso i loro adattamenti speciali che permettevano loro di riprodursi in volo – concludono i ricercatori – , rendendo loro impossibile interagire sessualmente con le loro specie ospite».