Martedì, 27 settembre 2022 - ore 15.24

Le formiche tagliafoglie si costruiscono un’armatura biominerale per difendersi da predatori e infezioni

Un incredibile parallelo con l’evoluzione della civiltà agricola umana

| Scritto da Redazione
Le formiche tagliafoglie si costruiscono un’armatura biominerale per difendersi da predatori e infezioni

Lo studio “Biomineral armor in leaf-cutter ants”, pubblicato su Nature Communications  da un team di ricercatori dell’università del Wisconsin-Madison, della Smithsonian Institution, del Lawrence Berkeley National Laboratory e dell’università Ningbo ha scoperto uno strato denso di calcite biogenica ad alto contenuto di magnesio negli esoscheletri delle formiche operaie  formica tagliafoglie Acromyrmex echinatior e che questa armatura si accumula rapidamente man mano che le formiche operaie invecchiano, mentre lo strato biominerale viene distribuito continuamente, coprendo quasi l’intero esoscheletro..

Le formiche tagliafoglie fanno parte di due generi Atta e Acromyrmex, sono un lignaggio evolutosi circa 20 milioni di anni fa all’interno delle formiche che coltivano funghi e vivono in un areale che va dal sud degli Stati Uniti all’Argentina, svolgendo ruoli importanti nel ciclo del carbonio e dell’azoto. Ogni specie tagliafoglie ha il suo mutualista, un fungo, che cresce e coltiva per nutrirsi e che a sua volta dipende dalle formiche per trovare cibo e riparo.  Una colonia matura di formiche tagliafoglie è un superorganismo con 15.000 – 5 milioni di operaie, una singola regina (in alcune specie ci può essere più di una regina) e una società complessa con una divisione del lavoro molto raffinata basata sia sulla dimensione che sull’età delle operaie.

Come eb videnziano gli autori dello studio, «Le colonie di formiche che coltivano funghi, contenenti sia colture fungine che nidiate di formiche immature, rappresentano una ricca risorsa nutritiva per un’ampia varietà di specie di formiche predone, comprese le formiche legionarie e altri predatori noti agro-predatori noti che compiono razzie nell’agricoltura delle formiche. Anche le colonie di formiche fungine più piccole, comprese quelle del genere Acromyrmex, sono occasionalmente soggette ad attacchi da parte delle caste di soldati del genere Atta di grandi dimensioni, che utilizzano le loro potenti mandibole arricchite di zinco per difendere i territori delle loro colonie contro altre specie di formiche invasore».

I ricercatori ricordano che «Molte specie di formiche che coltivano funghi sono ricoperte in modo variabile da un rivestimento granulare biancastro, distribuito uniformemente sulle loro cuticole altrimenti marrone scuro, comprese, oltre ad Acromyrmex echinatior, alcune specie di Trachymyrmex e Sericomyrmex».

Nel nuovo studio, gli scienziati hanno scoperto che questo rivestimento in Acromyrmex echinatior è in realtà uno strato minerale che copre il loro esoscheletro: «Lo strato è composto da cristalli euhedral romboedrici con facce curve, di 3-5 μm di dimensione. Questi cristalli biominerali sono prodotti dalle formiche piuttosto invece che precipitati accidentalmente dall’ambiente o generati da batteri».

Che si tratti di una vera e propria corazza protettiva indossata e continuamente rinforzata dalle formiche è dimostrato dall’aumento della sopravvivenza delle operaie di Acromyrmex echinatior con gli esoscheletri biomineralizzati durantegli scontri con le altre specie di formiche e dalla ridotta infezione che subiscono  da parte funghi entomopatogeni».

Gli autori dello studio spiegano ancora le origini di questo affascinante fenomeno evolutivo: «Nelle formiche la coltivazione di funghi ha avuto origine 60 milioni di anni fa in Sud America, quando un antenato cacciatore-raccoglitore si è impegnato in modo irreversibile nella coltivazione su scala di sussistenza di colture fungine per il cibo. Il passaggio all’agricoltura su scala industriale è avvenuto 20 milioni di anni fa con l’origine delle formiche tagliafoglie ecologicamente dominanti, nelle quali le popolazioni delle colonie sono di ordini di grandezza maggiori per dimensioni e nelle quali caste operaie fisicamente distinte consentono la complessa divisione del lavoro, parallelamente all’importanza simile dell’agricoltura nel guidare l’espansione delle popolazioni umane e l’elaborazione dei sistemi sociali umani.I primi insediamenti agricoli umani sedentari rappresentavano ricche risorse che erano molto ambite da bande di predoni di predoni umani, portando allo sviluppo di molteplici modalità di difesa, comprese caste di guerrieri specializzati, città fortificate, armi e armature protettive, Dimostriamo che, in un altro sorprendente parallelo con l’evoluzione culturale umana guidata dall’agricoltura, le formiche che coltivano funghi hanno sviluppato un’armatura biomineralizzata che serve, almeno in parte, a proteggerle da altre formiche, comprese altre formiche che crescono funghi, nelle controversie territoriali e dalle formiche agro-predatrici che sono note per razziare le loro colonie e consumare i loroorti e covate, e a proteggerle da organismi patogeni che altrimenti potrebbero diffondersi rapidamente nelle loro colonie densamente popolate

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