Le formiche che rimpiccioliscono il cervello per poter diventare regine
Uno studio che potrebbe portare alla comprensione dei cambiamenti nel cervello umano
[19 Aprile 2021]
Nella maggior parte delle specie di formiche, può esserci solo una regina, ma lo studio “Reversible plasticity in brain size, behaviour and physiology characterizes caste transitions in a socially flexible ant (Harpegnathos saltator)”, pubblicato su Proceedings of the Royal Society B. da un team di ricercatori statunitensi guidati da Clint Penick del Department of ecology, evolution, and organismal biology della Kennesaw State University, spiega che «Tuttavia, nel caso delle formiche saltatrici indiane, con un po’ di flessibilità neurologica, più operaie possono salire al trono, il che potrebbe avere implicazioni nello studio della rigenerazione del tessuto cerebrale negli esseri umani».
Penick sottolinea che « Solitamente, le persone pensano che una volta che il tessuto neurale è andato, non ritorna. Ma abbiamo scoperto che quando le operaie delle formiche saltatrici indiane cambiano i ruoli di casta, possono perdere e far ricrescere ampie regioni del loro cervello. La futura comprensione dei meccanismi coinvolti in questi cambiamenti cerebrali potrebbe far luce su come viene controllata la plasticità cerebrale negli esseri umani, soprattutto per quanto riguarda la rigenerazione o la riparazione del danno neurale».
Lo studio ancora in corso, dimostra che all’interno di una colonia, le operaie delle formiche saltatrici indiane riconoscono quando la loro regina è morta e quindi circa il 70% di loro partecipano a una competizione per diventare il nuovo gruppo di riproduttrici di uova, chiamate gamergati. Le formiche si affrontano in combattimenti ritualizzati fino a quando emerge come vincitore un gruppo di riproduttori dominanti. Entro un mese, queste ex operaie attivano le loro ovaie e iniziano a deporre le uova.
Gli scienziati spiegano che «Oltre a deporre le uova, i nuovi gamergati mostrano una serie di cambiamenti interni, inclusa una riduzione del 20% delle dimensioni del cervello». Incuriositi da quella riduzione, Penick ei suoi colleghi si sono chiesti se potesse accadere anche il contrario.
Penick spiega che le gamergati non hanno bisogno di una buona vista: «Queste formiche vivono nell’oscutità totale. Non hanno nessuna fragio per mangtenere la capacità di trattuare i segnali visuali». Invece, «Le formiche operaie hanno bisogno di un grabnnde cervello per far fronte a dei compiti cognitivi quali trovere del ciubo e difendere il nido dai predatori. Al contrario delle gamergati non hanno bisogno di riflettere troppo. Una volta vinto il torneo, diventano niente più che delle macchine per fare uova».
Il ricercatori pensano che le formiche rimpiccoliscano il loro cervello, un organo costoso, per conservare energia da spostare verso gli organi riproduttivi.
In condizioni naturali, i gamergati raramente se non mai tornano allo status di lavoratore subordinato, ma i ricercatori hanno escogitato un modo per farglielo fare prima, hanno separato i gamergati dalla loro colonia per diverse settimane di isolamento sociale. Una volta che i gamergati isolati sono stati restituiti alle loro colonie, i loro compagni di nido non li hanno più accettati come depositrici di uova dominanti e li hanno costretti a tornare allo stato subordinato. Penick e il suo team hanno quindi ripreso il loro cervello usando un microscopio confocale e dicono: «Abbiamo scoperto che questi cambiamenti cerebrali sono completamente reversibili. Questa è la prima volta che la plasticità cerebrale reversibile è stata osservata in un insetto e solo una manciata di specie di vertebrati è nota per mostrare una plasticità cerebrale simile. La formica indiana saltatrice è emersa come un potente modello per studiare i meccanismi epigenetici alla base della plasticità, e ora possiamo aggiungere la plasticità cerebrale all’elenco di argomenti che questa formica può aiutarci a capire».
Per giungere a queste conclusioni Penick ha lavorato 8 anni: il suo interesse per queste formiche è iniziato durante i suoi studi di dottorato all’Arizona State University e quest’ultimo studio fa seguito alla sua scoperta – condivisa con diversi ricercatori – fatta nel 2014 su cambiamenti neuro-ormonali che accompagnano i “tornei” di combattimento e le gerarchie riproduttive all’interno di una colonia di formiche saltatrici indiane.
In quanto biologo evoluzionista, Penick studia formiche, api e termiti – tutti insetti sociali – scoprendo collegamenti tra il modo in cui interagiscono e costruiscono le comunità e il modo in cui lo fanno gli esseri umani. Lo scienziato evidenzia che «Questi comportamenti sociali assomigliano alle interazioni sociali degli esseri umani, il mio lavoro si concentra sui cambiamenti interni in questi insetti».