Le formiche del gruppo “rufa” sono tra gli insetti dominanti nelle foreste di conifere di alta quota: dai loro nidi a cupola, fatti di aghi e resina intrecciati (chiamati acervi), controllano vaste porzioni di sottobosco, difendendole aggressivamente dagli incauti avventori. Le colonie possono disporre di centinaia di migliaia di operaie, ognuna delle quali in grado di difendersi con forti mandibole e acido formico, prodotto da ghiandole specializzate. Gli altri abitanti delle foreste le conoscono bene e ne stanno alla larga, oppure sfruttano questa belligeranza a proprio vantaggio: ad esempio, è noto che molte specie di uccelli attuino l’anting, ovvero si posizionino in prossimità dei nidi di queste formiche per farsi rivestire il corpo di acido formico, così da sbarazzarsi dei parassiti che si annidano nel loro piumaggio.

Queste qualità sono state ben presto notate anche dagli esseri umani, che hanno trovato degli stratagemmi per utilizzarle per i propri scopi. Già dal 1800 è infatti attestata una forma di lotta biologica ai parassiti delle conifere che si basa proprio sullo spostamento di colonie di Formica “rufa” tra diverse aree di foresta. Questi insetti sono predatori temibili e sono in grado di consumare ogni anno tonnellate di artropodi, facendo presto piazza pulita anche dei più minuti rosicchiatori di foglie.

Ed è proprio così che inizia la nostra storia: da un pionieristico progetto di lotta biologica “senza confini”. E la protagonista assoluta è Formica paralugubris, una specie del gruppo “rufa” endemica delle Alpi.

Grandi progetti per grandi entomologi

Mario Pavan (1918-2003) è stato un entomologo italiano di fama internazionale, che negli anni Cinquanta iniziò ad attuare degli esperimenti utilizzando proprio le “rufa”: fu il primo a censire tutti i nidi delle Alpi centro-occidentali (parliamo di milioni di acervi annotati a mano su cartine topografiche) e a stilare una lista delle sei specie che fu in grado di identificare.

Prendendo spunto da diversi studi esteri, decise di provare a trapiantare alcune colonie di Formica paralugubris dalle Alpi Lombarde (il loro areale di origine) sull’Appennino ligure, dove le foreste di pino nero piantate subito dopo la guerra erano sotto l’attacco di voraci popolazioni di processionarie (Thaumetopoea pityocampa).

Nonostante alcune difficoltà iniziali (le formiche del gruppo “rufa” non sono abituate a usare i lunghi aghi di pino per costruire i propri nidi, preferendo quelli di abete), in poco tempo le processionarie vennero completamente consumate dalle insaziabili formiche. Fu un inizio promettente, che mise in luce le potenzialità di questi animali, e che sancì un rapido (e artificiale) ampliamento della loro distribuzione.

Verso l’Appennino…e oltre

Dopo i primi successi, Pavan e il suo team si spinsero ancora più a Sud, introducendo nidi dalla Toscana alla Calabria, per poi provare anche sulle Isole Maggiori e addirittura fuori dai confini nazionali. In questo caso però non si trattava più di semplice lotta, ma di “stabilizzazione” ecologica. Si tratta di una mentalità poco comprensibile per la scienza moderna, ma all’epoca il ragionamento era il seguente: visto che sulle Alpi questi insetti avevano un impatto benefico sulle foreste che abitavano, probabilmente essi avrebbero portato benefici simili anche sugli Appennini e su altri monti italiani, dove però non erano presenti. Così, decine di migliaia di operaie, larve, uova e regine vennero inserite assieme a porzioni di acervo in grandi bidoni di latta, caricate su camion e navi e poi rilasciate nelle nuove aree. Il successo dei trapianti fu variabile: quasi tutte le colonie attecchirono, ma moltissime si estinsero nel giro di pochi anni.

Già al tempo, l’esperimento di Pavan sollevò parecchi dubbi. Era noto che l’introduzione di specie non native in nuovi ambienti potesse risultare rischiosa. Inoltre, i quasi dieci anni di studi preliminari per molti non sembravano sufficienti.

Oggi, in effetti, i dati hanno dato fondamento a queste perplessità. Guardando alle aree che ospitano ancora le colonie di F. paralugubris trapiantate da Pavan, ci rendiamo conto che, oltre ai parassiti, in generale tutta la fauna ad artropodi è diminuita, e in particolare le altre specie di formiche.

Di biodiversità e di genomica

Quello di Pavan e delle sue formiche rappresenta insomma un esempio più che calzante di come lo studio della biodiversità sia mutato molto nel corso del tempo. Da un lato è cambiata molto la sensibilità verso i temi di conservazione naturalistica, che oggi vengono sentiti largamente come di interesse generale. Dall’altro, invece, è aumentata la varietà di tecniche a disposizione, il che ha permesso di indagare la questione sempre più in dettaglio.

Se in passato ci potevamo allora limitare solamente a studiare la biodiversità dal punto di vista morfologico e funzionale (e quindi a studiare, ad esempio, esclusivamente la morfologia degli organismi), oggi siamo invece in grado di indagarne l’essenza più intima, potendo accedere direttamente all’informazione genetica. In questo nanoscopico reame, gioca un ruolo fondamentale la genomica, ossia la disciplina che si occupa di studiare la totalità del materiale genetico che caratterizza le varie specie.

Storicamente, gli studi di biodiversità e di genomica hanno comunicato molto poco tra di loro. Da un lato, c’era chi studiava la biodiversità nel tentativo di catalogare e descrivere tutti i viventi sul Pianeta; dall’altro, c’era chi studiava la genetica e la genomica per capire come venivano ereditati i tratti tra le generazioni.

Da qualche decennio, però, ci si sta rendendo conto che per comprendere al meglio la complessità della vita, le varie discipline hanno bisogno l’una dell’altra. Ed è proprio in questo punto di incrocio che si colloca la biodiversity genomics (letteralmente, genomica della biodiversità), ossia l’ambito delle scienza della vita che utilizza le tecniche della genomica per studiare e comprendere la biodiversità, la sua evoluzione e come proteggerla al meglio.

Il suo principale obiettivo è quello di sequenziare genomi di alta qualità (o genomi di riferimento) per quante più specie possibili, così da fornire strumenti all’avanguardia agli studi della biodiversità. Grazie alla genomica, ad esempio, è possibile ricostruire la storia evolutiva delle specie attraverso le filogenesi molecolare, individuare le basi genetiche di particolari adattamenti, valutare il potenziale adattativo delle specie ai cambiamenti ambientali, oppure comprendere come l’espressione dei geni influenzi il fenotipo attraverso la genomica funzionale. Ancora, la disponibilità di genomi di riferimento permette di ottenere informazioni sullo stato di conservazione delle specie a rischio, sulla salute degli ecosistemi e di mettere a punto strategie mirate di tutela della natura.

WWA: un ponte tra passato e presente

Il progetto Wood Wide Ants (WWA)—che vede la collaborazioni di ricercatori delle università di Bologna, Firenze e Pavia, del museo Kosmos (Pavia) e di varie figure professionali che operano nell’ambito delle scienze della vita—nasce all’interfaccia tra la storia della scienza, con il caso Pavan, e la biodiversity genomics, con la ricerca scientifica su F. paralugubris e le sue specie sorelle. In poche parole, lo scopo principale di WWA è sia quello di approfondire da un punto di vista storico le vicissitudini scientifiche di Pavan e del suo team, sia quello di applicare le più recenti tecniche di biodiversity genomics allo studio delle formiche del gruppo “rufa”.

Sebbene il loro successo sia discutibile, infatti, i trapianti di Pavan possono rappresentare una grande risorsa per la biologia odierna, e soprattutto per la biodiversity genomics: cosa può dirci il materiale genetico di una specie sulla sua capacità di adattamento a nuovi ambienti? Come cambia nel tempo e nello spazio la variabilità genetica delle popolazioni in seguito a trapianti artificiali? Quali segreti nascondono i genomi delle formiche, che sono alcuni tra i più sociali degli insetti? Ed è possibile pianificare delle azioni di conservazione per F. paralugubris nel suo areale nativo?

WWA in breve

Queste sono solo alcune delle domande a cui WWA mira a rispondere nei prossimi anni.

Il lavoro di WWA può essere suddiviso in tre macro-categorie: la genomica comparata, la genomica di popolazione e la comunicazione della scienza.

Nell’ambito della genomica comparata, il team di ricerca sta attualmente lavorando alla produzione del primo genoma di riferimento di F. paralugubris, punto di partenza per tutte le ricerche successive. Avere un genoma di alta qualità permette infatti di analizzare con estremo dettaglio l’evoluzione della specie e di quelle vicine, ampliando inoltre la comprensione delle formiche come gruppo.

Con la genomica di popolazione, WWA vuole invece analizzare come le popolazioni di F. paralugubris siano cambiate nel tempo e nello spazio. In particolare, l’idea è quella di studiare come i vari trapianti effettuati da Pavan nel secolo scorso abbiano influenzato la struttura genetica delle popolazioni native delle Alpi e di quelle introdotte sugli Appennini. Per fare questo, il team di ricerca utilizzerà sia campioni di formiche prelevati in campo, sia campioni di formiche raccolti da Pavan stesso durante le sue ricerche e conservati al Museo Kosmos di Pavia.

Infine, WWA crede molto nella comunicazione delle sue attività di ricerca e della scienza in generale, sia in termini di divulgazione che di didattica. Una grossa porzione dell’impegno del team è dunque dedicata alla partecipazione a eventi di comunicazione della scienza e a progetti nelle scuole, con lo scopo di fornire al pubblico (e soprattutto alle giovani generazioni) gli strumenti base della genomica, dell’entomologia e dell’ecologia, per comprendere in maniera critica le più recenti tematiche delle scienze della vita.

Una storia lunga oltre 70 anni

Insomma, sebbene nasca ufficialmente nel 2024, WWA ha una storia dalle radici molto più profonde: un progetto pionieristico degli anni Cinquanta di lotta biologica, con protagoniste delle formiche e uno scienziato a dir poco intraprendente.

È vero, non si può dire che oggi quel progetto sarebbe visto con troppo entusiasmo da parte della comunità scientifica. Da allora, come dicevamo, la nostra comprensione dell’ecologia e della biologia si è ampliata enormemente: ormai sappiamo che attuare una simile modalità di lotta biologica può causare più danni che benefici.

Ma il bello della scienza è anche questo: scoprire, giorno dopo giorno, che la ricerca non ha mai fine, e che la visione di scienziati e scienziate del passato non va sempre giudicata con la mentalità odierna. Anzi, può essere utilizzata proprio come punto di partenza per ampliare lo sguardo del presente verso nuovi orizzonti futuri.

Fonti e approfondimenti

Pavan, M. (1959). Attività italiana per la lotta biologica con formiche del gruppo Formica rufa contro gli insetti dannosi delle foreste. Ministero dell’Agricoltura e delle Foreste. Roma, Italia.

Pavan M, Ronchetti G, & Vendegna V. (1971). Corologia del gruppo Formica rufa in Italia. (Hymenoptera). Ministero dell’Agricoltura e delle Foreste. Roma, Italia.

Pavan, M. (1981). Utilità delle formiche del gruppo Formica rufa. Ministero dell’Agricoltura e delle Foreste. Roma, Italia.

Frizzi F, Masoni A, Quilghini G, Ciampelli P, Santini G. (2018). Chronicle of an impact foretold: the fate and effect of the introduced Formica paralugubris ant. Biological Invasions, 20(12), 3575-3589.

Smith SD, Pennell MW, Dunn CW, & Edwards SV. (2020). Phylogenetics is the new genetics (for most of biodiversity). Trends in Ecology & Evolution, 35(5), 415-425.

Theissinger K, et al. (2023). How genomics can help biodiversity conservation. Trends in genetics, 39(7), 545-559.

Foto in apertura: di Iacopo Nerozzi