Le formiche indiane rimpiccioliscono il loro cervello per avere la possibilità di diventare una regina

Formiche saltanti indiane. In uno studio pubblicato sulla rivista Proceedings of the Royal Society B, gli scienziati hanno scoperto che le formiche saltanti indiane possono restringere ed espandere il loro cervello di circa il 20% in poche settimane. (Foto: Clint Pinnick / The New York Times)

New York: la formica indiana saltatrice, Harpegnathos saltator, ha molti talenti. Trovato nelle pianure alluvionali in tutta l’India, questo artropode lungo un pollice ha un salto verticale di 4 pollici e la capacità di atterrare prede circa il doppio delle sue dimensioni. Se ciò non bastasse, queste incredibili formiche possono anche regolare le dimensioni del loro cervello.

In uno studio pubblicato mercoledì sulla rivista Proceedings of the Royal Society B, gli scienziati hanno scoperto che le formiche saltanti indiane possono ridurre il loro cervello di quasi il 20% e rimuoverle in poche settimane.

Sebbene altri insetti, comprese le api da miele, siano noti per possedere la capacità di aumentare le dimensioni del loro cervello, la formica indiana che salta è stato il primo insetto noto per avere la capacità di aumentare e diminuire le dimensioni del cervello.

I ricercatori dietro lo studio affermano che le specie di formiche femmine usano questa capacità per preparare i loro corpi per la riproduzione. Come la maggior parte delle colonie di formiche, le colonie di formiche saltanti indiane sono costituite da una regina, maschi riproduttori e una classe completamente funzionante. La regina è uno dei siti più ambiti della colonia.

Non solo le regine aspettano a portata di mano e in piedi lavorando le formiche, ma vivono anche più di cinque volte. E in una tipica colonia, la regina è l’unica femmina a cui è consentito avere prole.

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Per la maggior parte dei tipi di formiche, le regine nascono ma non vengono create. Tuttavia, la formica indiana è una specie che consente alle formiche operaie di competere per avere la possibilità di diventare re. Quando una regina delle formiche che salta muore, circa il 70% delle femmine della sua colonia entra in un corso in stile battle royale che dura fino a 40 giorni in cui i contendenti si superano a vicenda con le loro antenne fino a quando appare un gruppo di 5-10 vincitori.

Questi vincitori trascorrono il resto dei loro giorni non facendo altro che pompare i bambini. Una volta iniziato il torneo, gli ormoni spingono i concorrenti a subire un’intensa trasformazione fisiologica che li trasforma in formiche riproduttive simili a regine, chiamate gamergate.

Sebbene le formiche operaie e i giocatori abbiano dimensioni simili, la loro anatomia interna varia notevolmente.

“Se guardi dentro i loro corpi, puoi vedere le enormi trasformazioni che stanno attraversando”, ha detto Clint Pinnick, assistente professore di biologia alla Kennesaw State University in Georgia e autore principale del nuovo studio.

Pennick e colleghi hanno confrontato l’anatomia interna di lavoratori e gamergate e hanno scoperto che trasformarsi in un giocatore non solo ha causato l’ingrandimento delle ovaie della formica operaia fino a cinque volte le loro dimensioni normali, ma ha anche causato una riduzione del loro cervello di circa il 20%.

I ricercatori hanno quindi utilizzato la tecnologia di imaging assistita dal laser per studiare il cervello dei gamergati e hanno scoperto che durante le loro mutazioni, i lobi ottici subivano il massimo grado di restringimento. Penick attribuisce questo al fatto che i gamergates non hanno bisogno di una buona vista nei loro nidi sotterranei.

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“Vivono nell’oscurità totale, quindi non c’è motivo per loro di mantenere la capacità di elaborare i segnali visivi”, ha detto Pinnick. I lavoratori diventati giocatori soffrivano anche di una significativa costrizione del loro cervello centrale.

Binnick ritiene che la ragione di ciò sia che i giocatori non devono svolgere compiti cognitivi difficili, come trovare cibo e difendere il nido dai predatori.

“Le formiche operaie hanno bisogno di un cervello grande per gestire questi compiti cognitivi, ma i giocatori non hanno bisogno di pensare molto”, ha detto. “Una volta vinto il campionato, diventano più che semplici macchine per la deposizione delle uova”.

I ricercatori ritengono che queste formiche riducano il loro cervello per risparmiare energia, un comportamento osservato anche nel toporagno etrusco, un piccolo mammifero che perde le dimensioni del cervello in inverno per mantenere calde altre parti del suo corpo. Poi la pasta ricresce in primavera.

“Il cervello è un dispositivo costoso da utilizzare”, ha detto James Tranillo, professore di biologia presso la Boston University, che non è stato coinvolto nello studio. “Ci vuole molta energia”.

Tranillo, che studia lo sviluppo del cervello in altre specie di formiche, crede che quando una femmina di formiche saltanti si trasforma in giocattoli, la maggior parte dell’energia che è stata spesa per il cervello viene deviata alle parti del corpo responsabili della riproduzione.

Per vedere se questa riallocazione delle risorse è reversibile, Pinnick ei suoi colleghi hanno raccolto molti dei giochi appena convertiti e li hanno isolati dalle loro colonie.

“Pensavo che probabilmente sarebbero morti”, ha detto Binnick, “ma nel giro di un paio di giorni erano completamente tornati”. “È stato molto sorprendente vedere che sono stati in grado di espandere completamente il loro cervello alle stesse dimensioni di prima”.

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I ricercatori ritengono che la capacità di passare da agente a giocatori si sia probabilmente evoluta come un modo per garantire che coloro che falliscono nei loro spettacoli per essere la regina possano tornare al loro ruolo precedente nel mantenere la colonia.

“Queste specie mostrano un’incredibile quantità di plasticità, sia nello stadio larvale che in età adulta”, ha detto Pinnick.

“Per questo motivo, potrebbero servire da modello per la comprensione di cose come l’epigenetica e il controllo della plasticità negli esseri viventi, e persino per estendere la gamma degli esseri umani”.

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