Un insieme di geni trasforma alcune formiche in parassiti: da lavoratrici a perdigiorno

Le formiche sono conosciute per essere fra le più grandi lavoratrici del mondo animale. I loro sforzi vengono persino celebrati nel mito e nel racconto popolare, come nel noto confronto che Esopo fa con le più edoniste cicale, che sembrano invece preferire l'ozio al duro lavoro.

Una nuova ricerca, però, sta ribaltando la considerazione che molti hanno di questi insetti, dimostrando come anche all'interno delle colonie più stakanoviste possono esistere delle formiche parassite, che sfruttano il lavoro delle loro sorelle e mangiano "a scrocco" grazie al lavoro collettivo.

La ricerca è stata pubblicata su Current Biology da una equipe di studiosi dell'Università Rockfeller di New York e degli entomologi di Harvard e si concentra soprattutto su alcune specie che non possiedono caste di lavoratrici, ma solo regine. Tra le oltre 15.000 specie di formiche identificate, infatti, alcune centinaia vengono definite parassiti sociali. Queste di solito s'introducono all'interno di colonie di altre specie di formiche simili a loro, dove si riproducono mantenendo il loro numero relativamente basso ma rendendo la loro prole l'elite del formicaio.

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Nel complesso sistema di caste che forma un formicaio, formato da operaie, nutrici e soldati, queste specie parassite vengono di solito identificate ed eliminate dalla colonia ospite, appena non vengono riconosciute come facente parte della famiglia. Gli scienziati hanno però trovato alcuni parassiti capaci di sopravvivere per anni all'interno delle colonie. Trattasi in particolare di forme mutanti che colpiscono colonie molto specifiche, ovvero quelle appartenenti a un gruppo di formiche predatrici clonali, che sono prive di una vera e propria regina. Ciò ha cambiato completamente le prospettive della ricerca.

Questa tipologie di formiche, come Ooceraea biroi, sono formiche senza regina in cui gli individui hanno caratteristiche tipiche delle formiche operaie senza ali. Tutte le operaie di queste formiche predatrici hanno la capacità di produrre le uova, come le mutanti che hanno forma di regine, tramite la partenogenosi. Da queste uova non fecondate nascono operaie geneticamente indistinte (per questo clonali), ma non tutte le operaie di O. biroi vengono indotte a produrre le uova.

Per anni si è creduto che questi insetti venissero invasi dalle forme parassiti provenienti dall'esterno. Secondo però le indagini effettuati dagli scienziati newyorkesi, alcuni mutanti osservati per la prima volta in Giappone sarebbero imparentate con le stesse colonie che li ospitano. In pratica, deriverebbero dalle stesse colonie, seppur appartengono a forme diverse della stessa specie. «Questi mutanti compaiono come precursori delle popolazioni parassite – afferma Waring Trible, l'autore principale dello studio – Attaccano quei formicai privi di una regina, rubandogli il cibo e facendogli allevare i propri figli».

Questi insetti in pratica infesterebbero le colonie e causerebbero un danno alle numerose operaie a lavoro, poiché non contribuirebbero neppure alla raccolta delle risorse, nascondendosi fra i tunnel in attesa di generare nuove generazioni di parassiti. Cosa rende però questi esemplari mutanti così differenti rispetto alla specie originarie, con cui condividono il cibo, la casa ma non il lavoro?

Da quello che si è scoperto, queste specie parassite dispongono di un supergene mutante che altera contemporaneamente la loro condizione sessuale e il loro comportamento sociale, ma non il loro "odore". Queste infatti, seppur smettono di collaborare con le altre formiche, mantengono i feromoni d'identificazione che spingono le altre formiche a riconoscerle come parte della famiglia e a prendersene cura. E poiché le formiche mutanti si riproducono asessualmente, trasmettendo direttamente il feromone alle loro figlie, non devono preoccuparsi di incrociarsi con dei maschi per continuare a riprodursi. Le nuove nate si mimetizzano insieme alla madre grazie all'odore tipico del formicaio e ciascuna femmina mutante produce un numero limitato di uova, in modo che non vengano scoperte dal gruppo principale e possano restare sempre all'interno della colonia.

«Sembrano avere assunto la capacità di regolare la propria riproduzione e i rapporti con le altre formiche in modo da non far estinguere la loro colonia ospite, il che è una cosa molto intelligente da fare per un parassita – dichiara Trible, che ora gestisce il suo proprio laboratorio ad Harvard che studia queste e altre specie mutanti – Ciò fornisce a queste formiche la capacità di sopravvivere per lunghi periodi di tempo all'interno di una colonia che non è loro, e di divenire in pratica le burattinaie del formicaio».

Solitamente queste specie mantengono il loro numero costante, tramite la produzione ridotta delle uova, rimanendo al di sotto del 25% circa della popolazione ospitante. Gli scienziati infatti credono che se dovessero superare questo valore limite, le formiche ospitanti non riuscirebbero più a sostenere i parassiti o potrebbero scoprire l'inganno. Inoltre, sostengono che è straordinario il modo in cui queste regine fantoccio si assicurano l'aiuto delle operaie, per liberare le ali delle figlie mentre emergono dalle pupe. Esse infatti depongono le uova nei pressi delle camere dove si trovano le uova delle formiche normali, in maniera simile a quanto fatto dai cuculi per gli uccelli.

Le formiche della colonia dunque gestiscono le uova delle parassite in maniera del tutto identica a quanto fatto per le proprie, non spendendo maggiori energie per la loro tutela. Una eccessiva premura nei confronti delle uova delle parassite porterebbe infatti la colonia ad un decremento nel numero delle formiche operaie, evento che danneggerebbe terribilmente le stesse parassite, oltre che all'intera colonia. Perciò le formiche mutanti hanno deciso di assicurarsi la protezione delle uova, in maniera da non far crollare demograficamente le operaie.

L'idea che due forme molto diverse di un animale possono sorgere in una singola specie (forme parassite e parassitate), andando incontro quasi ad un evento repentino di speciazione, è al centro del dibattito su queste formiche. All'interno di queste colonie, è possibile osservare infatti un'unica specie che presenta due diverse forme o due specie differenti, che sono entrate in competizione? Tra l'altro bisogna anche ricordare che poiché tecnicamente le pigre formiche parassite non avendo maschi non possono riprodursi sessualmente, esse non possono rappresentare una vera specie, fin quando non si renderanno indipendenti dalle colonie della "specie madre". Il dibattito comunque sulla evoluzione di questo rapporto fra formiche diverse si professa essere solo agli inizi.

Dove è stata osservata però l'importante mutazione che induce le formiche perdigiorno ad essere così opportuniste?

Dal sequenziamento dell'intero genoma di questi insetti si è scoperto che le mutazioni che distinguono i due gruppi di formiche è presente nel cromosoma 13, che è noto per disporre di moltissimi geni che regolano la struttura sociale della colonia. In questo caso, le mutazioni colpiscono più di 200 singoli geni situati in un sito particolarmente stretto del genoma, che coinvolgono il metabolismo degli ormoni (necessari per la comunicazione fra gli insetti) e intaccano la codificazione del citocromo p450 necessario per sintetizzarli.

Con queste poche mutazioni (200 geni possono sembrare molti, ma non sono poi così tanti ), questi insetti in pratica trarrebbero in inganno la specie ospite e si riconoscerebbero esse stesse come tali. Bisognerà, tuttavia, effettuare nuovi studi per comprendere fino in fondo come queste mutazioni si siano diffuse all'interno delle società di queste particolari formiche, anche perché in generale tali forme di parassitismo vengono limitate in questa tipologia di insetti da diverse strategie sociali e riproduttive.