Le formiche coltivatrici di funghi come sistemi modello
Le formiche tagliafoglie che coltivano funghi vengono utilizzate dagli scienziati come sistemi modello riguardo al modo con cui la (co-)evoluzione plasma una cooperazione mutualistica tra le specie e regola il conflitto tra i componenti della famiglia delle formiche implicati e tra le colonie ospiti e i loro simbionti fungini. Tuttavia, sono state effettuate pochissime ricerche sui microorganismi trovati nell’intestino di questa linea genetica di formiche, la cui evoluzione risale a oltre 50 milioni di anni fa. Le diete limitate in termini di azoto suggeriscono che potrebbero avere simbionti batterici intestinali per preservare l’azoto, onde aumentarne l’efficienza nutrizionale. Il progetto GUTS (Gut symbiomes of fungus-growing ants), finanziato dall’UE, è stato avviato per identificare i simbionti putativi batterici intestinali in tutti i generi e le specie delle formiche tagliafoglie, tenendo anche conte della loro specificità tissutale e della loro funzione nell’intestino, al fine di ricostruire i progressi graduali della simbiosi, dall’agricoltura di sussistenza su piccola scala a un’agricoltura su scala quasi industriale. È stata utilizzata una serie di tecniche per dimostrare che, nella maggior parte dei casi, la comunità microbica intestinale della tagliafoglie presenta alfa-proteobatteri e classi di batteri Mollicutes, con solo pochi ceppi dominanti. La presenza di geni procarioti nifH nell’intestino delle formiche ha reso evidente che alcuni dei microorganismi identificati svolgono un ruolo nella preservazione dell’azoto. Tale elemento è stato confermato utilizzando uno specifico anticorpo NifH, il quale ha dimostrato che l’ileo e le papille rettali sono i comparti dell’intestino dove avviene la preservazione dell’azoto. Lo studio ha scoperto anche che i batteri intestinali sono influenzati dalla presenza/assenza di attinobatteri che producono antibiotici sulla cuticola delle formiche. Le specie di formiche prive di tali batteri cuticolari sembrano avere comunità batteriche intestinali più instabili. È stato effettuato un ulteriore studio sul sistema-modello Acromyrmex echinatior, per stabilire possibili collegamenti tra le comunità batteriche intestinali e il riconoscimento dei parenti. I ricercatori hanno sottoposto a diete diverse 2 000 formiche ricavate da 4 colonie diverse, provocando una perdita lenta o rapida dei batteri intestinali delle formiche, oppure potenziando la diversità di tali comunità batteriche intestinali. I ricercatori hanno poi condotto prove di aggressione tra esemplari che erano o meno compagni di nido, hanno ottenuto profili di idrocarburi cuticolari e hanno anche analizzato i profili di batteri intestinali finali. I risultati di GUTS saranno utili per colmare il divario tra la biologia molecolare e la biologia evolutiva, rispondendo a quesiti fondamentali riguardanti la simbiosi in un sistema-modello di insetti sociali.
Parole chiave
Simbiosi, formiche tagliafoglie, giardini di funghi, alfa-proteobatteri, Mollicutes, gene NifH, Acromyrmex echinatior
