Un’indagine sui fattori determinanti a livello sociale del rischio di malattia
Come molti di noi hanno imparato durante la pandemia di COVID-19, il rischio di focolai di malattie può aumentare tra gli organismi sociali che vivono in gruppi densi. Sebbene molte ricerche abbiano esplorato le dinamiche sociali della diffusione delle malattie attraverso un approccio osservativo, la sola osservazione ha dei limiti, osserva Yuko Ulrich(si apre in una nuova finestra), ricercatrice principale del progetto EPIDEMIC attiva presso l’Istituto Max Planck per l’ecologia chimica(si apre in una nuova finestra). «Quando un individuo viene infettato e un altro no, ciò è dovuto a differenze genetiche, di età, di comportamento o di legami sociali? In natura, tutti questi fattori sono intrecciati tra loro, risultando molto difficili da separare», afferma. Mancano tuttavia dati sperimentali a causa di problematiche di matrice sia etica che logistica. Nell’ambito del progetto EPIDEMIC, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca(si apre in una nuova finestra), Ulrich e i suoi colleghi si sono concentrati sulle formiche. I ricercatori hanno progettato un sistema unico basato sulle caratteristiche biologiche delle formiche predatrici clonali, una specie senza regine che si riproduce senza ricorrere all’accoppiamento. Utilizzando tecniche di tracciamento automatizzate, il team si è posto l’obiettivo di individuare le caratteristiche che proteggono gli organismi sociali dalle malattie infettive. «Mi auguro che i nostri risultati possano essere utili per la costruzione di modelli epidemiologici predittivi, ad esempio dimostrando l’importanza delle variazioni comportamentali individuali nella diffusione globale delle malattie», commenta Ulrich.
Approfondire la trasmissione di malattie nelle formiche predatrici clonali
I ricercatori hanno allestito numerose colonie di formiche replicate, regolando dimensioni e composizione con precisione. Per monitorarne il comportamento, il team ha contrassegnato individualmente ogni formica di ciascuna colonia con combinazioni di colori uniche, per poi filmare le colonie mediante l’impiego di telecamere aeree. Utilizzando un software personalizzato, l’équipe è stata in grado di estrarre le traiettorie individuali, calcolare quanto tempo ogni formica trascorreva dentro e fuori dal formicaio e mappare l’intera rete di contatti fisici, su decine di colonie contemporaneamente. In alcuni esperimenti i ricercatori hanno utilizzato un nematode parassita presente in natura, mentre in altri hanno impiegato composti immunostimolanti che simulano un’infezione.
Legami tra comportamento e infezione
Il progetto ha realizzato diverse importanti scoperte, tra cui un chiaro collegamento tra il comportamento e la previsione dell’infezione. «Le bottinatrici contraevano le infezioni prima e in quantità maggiori rispetto alle formiche appartenenti alla stessa colonia geneticamente identiche che rimanevano all’interno del formicaio come nutrici, confermando che le differenze comportamentali sono sufficienti a spiegare la distribuzione non uniforme dei parassiti», spiega Ulrich. Un altro risultato chiave ha riguardato il fatto che le formiche infette da nematodi riducevano la loro attività all’esterno del formicaio, trascorrendo più tempo al suo interno. Ancora più inaspettato è stato scoprire che le formiche appartenenti alla stessa colonia sane facevano lo stesso, concentrando in maniera efficace un maggior numero di individui nel formicaio. «Il parassita sembrava quindi rimodellare l’organizzazione sociale della colonia in modi che facilitassero la propria diffusione», osserva Ulrich. In uno studio separato, le formiche che percepivano una compagna di colonia come potenzialmente malata nell’esperimento di stimolazione immunitaria non la evitavano, ma piuttosto aumentavano l’attività di pulizia e il contatto fisico. «Si prevede che questa strategia di “cura” aumenti anziché diminuire il rischio di trasmissione, il che solleva interessanti interrogativi su quando e perché le colonie potrebbero passare da una strategia all’altra», aggiunge Ulrich.
Ulteriori approfondimenti sul comportamento delle formiche e sulle malattie
Sebbene il progetto sia formalmente concluso, la ricerca prosegue a pieno ritmo in nuove direzioni, afferma Ulrich. I ricercatori del suo laboratorio stanno studiando i segnali chimici utilizzati dalle formiche al fine di rilevare lo stato di malattia nelle loro compagne di colonia, le diverse risposte adottate dalle formiche di fronte a diversi agenti patogeni, insieme ad altre questioni emerse durante il progetto, tra cui il trasferimento sociale della protezione. «Ciascuno di questi filoni si ricollega alla stessa domanda centrale che ha ispirato EPIDEMIC: quali caratteristiche dei gruppi sociali determinano la loro capacità di difendersi dalle malattie infettive? C’è ancora molto da esplorare al riguardo», conclude Ulrich.
