Operaia o soldato? Svelato il meccanismo (e l’organo) che determina le caste delle formiche

Nelle formiche del genere Pheidole la differenziazione in operaie e soldati è dovuta alla presenza, nelle fasi larvali finali, del disco immaginale. Una struttura la cui presenza è legata al numero di operaie e soldati nella colonia stessa


Tra le formiche, quelle del genere Pheidole  sono note tra gli entomologi per lo spiccato dimorfismo tra operaie e soldati. Oggi, uno studio pubblicato su Nature ha svelato che questo dimorfismo è da causato dalla presenza o meno del disco immaginale, un organo che nelle formiche operaie è assente mentre nei soldati fa una breve comparsa nelle fasi finali dello sviluppo larvale.

Il disco immaginale è la struttura larvale da cui originano le ali in tutti gli insetti, che nelle formiche sono presenti solo nei maschi e nelle femmine fertili, che si distinguono dalle caste operaia e soldato proprio, in prima battuta, per la presenza di ali, assenti nelle altre due caste. La presenza del disco immaginale nelle larve di formiche soldato era però già stata notata in passato, ma fu ritenuta un effetto collaterale di ormoni e nutrimenti fornito alle formiche nella trasformazione da larve ad adulti soldati. Oggi gli autori ritengono che quest’organo transitorio sia in realtà esso stesso a regolare la transizione da larva a soldato, guidando lo sviluppo del capo e della mandibola, che sono enormemente sviluppati nella casta soldato rispetto alle operaie.

La ricerca è stata guidata da Ehab Abouheif, della McGill University di Montreal, Canada, che ha studiato le ali delle formiche per ventitré anni, restando affascinato dalla funzione che il disco immaginale avrebbe potuto rivestire arrivando a ipotizzare che potesse in qualche modo essere collegato alle apparentemente spropositate dimensioni del capo e del corpo delle formiche soldato del genere Pheidole. L’esperimento per provare la sua ipotesi è durato nove anni, nei quali i ricercatori hanno influenzato le dimensioni del capo e del corpo delle formiche rimuovendo porzioni differenti del disco immaginale. In altre parole, hanno osservato che la dimensione del capo e del corpo delle formiche è direttamente proporzionale alla frazione del disco immaginale rimasta intatta dopo la rimozione di parte di esso, dimostrando così in modo sperimentale l’ipotesi iniziale.

La ricerca ha anche dimostrato che è la colonia stessa a mantenere bilanciato il rapporto tra soldati e operaie. Le due caste devono essere infatti presenti in proporzioni fisse, il 90-95% delle formiche sterili deve essere operaio e il 5-10% soldato. Le formiche soldato infatti producono un feromone che a determinate concentrazioni inibisce lo sviluppo del disco immaginale nelle larve. E’ quindi l’abbondanza di soldati a inibire lo sviluppo di altre formiche soldato mantenendo un rapporto di 5-10 soldati ogni 90-95 operai. Inoltre, essendo il disco immaginale presente solo negli stadi finali dello sviluppo larvale, le colonie conservano la capacità di produrre velocemente i soldati necessari in condizioni di pericolo o in seguito ad un loro brusco calo.

Guardando al futuro, gli autori ritengono che possano essere numerosi i casi di strutture larvali o embrionali la cui funzione sia ancora sconosciuta: “fino ad oggi si pensava che strutture simili fossero solo un retaggio evolutivo, senza considerare le possibili funzioni svolte. La scoperta della funzione del disco immaginale nelle formiche del genere Pheidole ci impone di guardare ad altre strutture simili con occhio diverso.” sostiene Abouheif, “Chi può sapere cosa potremmo scoprire?”


Riferimenti:
Rajakumar R. et al. 2018. Social regulation of a rudimentary organ generates complex worker-caste systems in ants. DOI: 0.1038/s41586-018-0613-1

Immagine: Autore: April Nobile / © AntWeb.org / CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons