I processi decisionali dello sciame

Per uno sciame di api che si è appena separato dalla colonia madre la scelta di una nuova dimora è una decisione di massima importanza: essa dovrà offrire le risorse necessarie per la crescita della nuova colonia e un riparo sicuro durante la stagione invernale. Possiamo pertanto aspettarci che la selezione naturale abbia favorito la messa a punto di efficienti


Per uno sciame di api che si è appena separato dalla colonia madre la scelta di una nuova dimora è una decisione di massima importanza: essa dovrà offrire le risorse necessarie per la crescita della nuova colonia e un riparo sicuro durante la stagione invernale. Possiamo pertanto aspettarci che la selezione naturale abbia favorito la messa a punto di efficienti meccanismi decisionali, in grado di portare le api a scegliere la locazione migliore nel minor tempo possibile. Ma cosa accadrebbe se la scelta fosse fra due luoghi altrettanto invitanti? Come è possibile che migliaia di individui appartenenti allo stesso sciame si mettano d’accordo? Un lavoro pubblicato di recente su Science da Thomas D. Seeley e collaboratori ha messo in evidenza un fatto straordinario: l’utilizzo di un segnale inibitorio permette alle api di arrivare ad una decisione condivisa, anche quando si tratta di scegliere fra alternative di identico valore.

Ricapitoliamo brevemente quanto già si sapeva sulla questione. Gli studi condotti negli ultimi 60 anni ci hanno permesso di capire che gli sciami di api utilizzano una particolare forma di processo decisionale decentralizzato, chiamato “quorum sensing”. Durante i preparativi per la fondazione di una nuova colonia, le api dello sciame sostano per alcuni giorni nelle vicinanze dell’alveare di origine, mentre alcune delle operaie (dette api esploratrici) vanno alla ricerca di un nuovo luogo dove stabilirsi. Al loro ritorno, segnalano alle compagne la locazione della potenziale nuova dimora e ne indicano la qualità, utilizzando la caratteristica “danza delle api”. In tal modo vengono reclutate altre api esploratrici che visiteranno il medesimo luogo e riporteranno a loro volta i propri giudizi. Questo processo proseguirà fino a quando viene raggiunto un quorum, da qui il termine “quorum sensing”.

Ma la recente scoperta di Seeley e collaboratori ha messo in luce un altro aspetto sorprendente riguardante i processi decisionali dello sciame: le api esploratrici intente a “pubblicizzare” i siti da loro individuati possono ricevere dei segnali di “stop” da parte delle compagne, che consistono in una serie di “testate” rivolte principalmente alla testa e al torace delle api esploratrici. Questi segnali, di tipo inibitorio, vengono scambiati in particolare fra gruppi di esploratrici intente a segnalare siti diversi, quindi in competizione fra loro. Utilizzando dei modelli computazionali è stato possibile peraltro dimostrare che, in assenza di tali segnali, lo sciame non sarebbe in grado di prendere una decisione condivisa nel caso vi siano due alternative ugualmente vantaggiose: soltanto incorporando livelli sufficientemente alti di segnali inibitori lo sciame è in grado di prendere velocemente una decisione e rimanere unito. Possiamo dunque parlare di un vero e proprio “circuito comportamentale”, costituito da segnali di tipo eccitatorio (la “danza della api”) ed inibitorio (le “testate”), che regolano le decisioni del “superorganismo” (termine quanto mai appropriato!).

In conclusione, non possiamo fare a meno di confrontare le interazioni fra le api esploratrici intente a localizzare una nuova dimora con quelle che avvengono fra neuroni durante i processi decisionali: popolazioni di “unità eccitabili” (neuroni o individui) raccolgono le informazioni e competono fra loro fino a che una di esse supera un valore soglia di attività, e l’alternativa corrispondente viene scelta. Non solo, secondo gli autori il comportamento delle api potrà far luce su questioni generali riguardanti i processi decisionali e il loro significato biologico.

Simone Menna


Riferimenti:
Thomas D. Seeley, P. Kirk Visscher, Thomas Schlegel, Patrick M. Hogan, Nigel R. Franks, and James A. R. Marshall. Stop Signals Provide Cross Inhibition in Collective Decision-Making by Honeybee Swarms. Science, 8 December 2011 DOI: 10.1126/science.1210361

Immagine: Credit: © Van Truan / Fotolia