Comprendere il ruolo dei simbionti batterici nelle formiche
Quando si tratta di digerire il cibo e rimanere sani, la maggior parte degli animali dipende dai simbionti batterici. Questo è particolarmente vero per le società agricole che producono il proprio cibo, come la maggior parte degli uomini e alcune formiche. In effetti, possiamo imparare molto sui simbionti batterici da cui dipendono gli esseri umani dalla ricerca sulle formiche che coltivano i funghi Accanto agli esseri umani, le formiche che coltivano i funghi hanno realizzato società animali grandi e altamente complesse che dipendono dai servizi di più simbionti batterici. Per saperne di più sull’impatto che questa dipendenza ha sull’evoluzione sociale delle formiche, i ricercatori con il progetto AMIABLE, finanziato dall’UE, hanno condotto uno studio straordinariamente interdisciplinare della simbiosi microbica. “La nostra attenzione era focalizzata su tre tipi di batteri intestinali abbondanti nelle formiche che coltivano i funghi che abbiamo recentemente scoperto,” spiega il coordinatore del progetto, il prof. Jacobus Jan Boomsma. “Questi batteri sembrano funzionare come mutualistici nutrizionali in questa complessa simbiosi che è diventata uno dei sistemi modello meglio studiati di evoluzione sociale.” Scavare più in profondità La ricerca di AMBIABLE si basa su precedenti studi condotti dal Centro per l’evoluzione sociale (CSE) presso l’Università di Copenaghen, che hanno fatto luce sulla composizione delle comunità di simbionti batterici europee nell’intestino di formiche attine che coltivano i funghi. Questi studi hanno dimostrato che le comunità microbiche intestinali della progenie di formiche che crescono sui funghi più altamente evoluta, le formiche tagliatrici di foglie, sono dominate da pochi tipi abbondanti di batteri. AMIABLE ha portato oltre questa constatazione conducendo studi sulla microscopia elettronica a trasmissione per dimostrare che ciascuno di questi batterici simbiotici possiede gli adattamenti strutturali per la vita entro gli ospiti delle formiche, in modo intracellulare, extracellulare o con una combinazione di entrambi. Uno dei risultati più interessanti del progetto è stato la sua analisi dei cambiamenti dinamici in presenza e abbondanza di batteri intestinali durante lo sviluppo larvale e l’impupamento. “Da questa analisi, abbiamo potuto ricostruire i percorsi di trasmissione dei simbionti batterici dall’uovo allo stadio adulto, sia nelle formiche tagliafoglie Acromyrmex che Atta,” afferma Boomsma. Ciò che i ricercatori hanno riscontrato è stato il fatto che la densità batterica generale rimane simile attraverso le fasi di sviluppo nelle formiche Acromyrmex. Tuttavia, le larve e le pupe delle formiche Atta presentano una diffusione trascurabile di batteri, mentre i lavoratori adulti spesso ne hanno molti. Ciò suggerisce che i simbionti batterici intestinali del genere Atta non sono mantenuti attivamente prima dello stadio adulto. “Questi risultati mostrano che i percorsi di trasmissione per i simbionti batterici possono essere molto diversi tra gli stadi evolutivi e i generi affiliati,” spiega Boomsma. “Il progetto AMIABLE ha dimostrato che identificare i meccanismi di acquisizione e perdita batterica è necessario per comprendere pienamente le funzioni mutualistiche putative dei simbionti microbici intestinali.” Numerosi benefici Secondo Boomsma, il lavoro di AMIABLE può aiutare l’Europa a soddisfare i suoi obiettivi di sicurezza ambientale e alimentare riducendo l’uso di pesticidi nocivi. “Dato che molti parassiti artropodi e vettori di malattie degli animali e umane vivono in associazione con batteri, l’aumento delle nostre conoscenze sulle interazioni tra simbionte-ospite facilita il futuro sviluppo e l’uso di soluzioni di controllo degli amici dell’ambiente,” afferma. Le formiche tagliafoglie sono grandi parassiti agricoli nell’America neotropicale. Per esempio, in America latina sono responsabili della distruzione di milioni di euro di caffè, cacao e colture di canna da zucchero, il che ha un impatto diretto sui consumatori europei. “Essere in grado di distruggere simbionti batterici potrebbe provocare un nuovo approccio per il controllo di queste formiche in modo ecologico, fornendo così i vantaggi economici per i produttori e i consumatori di tutto il mondo,” conclude Boomsma.
Parole chiave
AMIABLE, simbionti batterici, simbiosi microbica, microscopia elettronica a trasmissione, agricoltura