Batteri aiutano formiche tagliafoglie nella coltivazione di funghi

Le formiche tagliafoglie sono spesso diventate un soggetto ideale per numerosi documentari sulla vita degli insetti e sulle dinamiche di una colonia, ma hanno ancora numerosi aspetti della loro vita che rimangono misteriosi.
Le formiche tagliafoglie devono il loro nome all'abitudine di tagliare e accumulare materiale vegetale all'interno di alcune camere del nido in cui vive la colonia. Non lo fanno per divertimento: ogni foglia, ottenuta tramite un duro lavoro di mandibole e zampe, servirà a far crescere una particolare specie di fungo utilizzata per alimentare l'intera popolazione di formiche.
Su questi funghi crescono spontaneamente una quantità massiccia di batteri, come accade spesso quando si ha a che fare con la decomposizione di materia organica. Alcuni di questi batteri possono essere potenzialmente nocivi alle formiche, altri invece sembrano svolgere un ruolo di primaria importanza per la sopravvivenza dei funghi coltivati dalle tagliafoglie.
"Questa ricerca fornisce alcuni dei primi dettagli tangibili sull'affascinante relazione simbiotica tra le formiche tagliafoglie, i funghi e i batteri" spiega Kristin Burnum, chimico del Pacific Northwest National Laboratory e co-autore della scoperta. "Comprendere come questi batteri trasformino la materia vegetale in fonte di energia nelle funghicolture delle formiche tagliafoglie potrebbe inoltre aiutarci a migliorare la produzione di biocarburanti".
La creazione di una "serra per funghi" inizia con il trasporto di frammenti di foglie all'interno del nido della colonia. Le formiche tagliafoglie creano nidi enormi se paragonati alle loro minuscole dimensioni: possono estendersi per oltre 30 metri di diametro, con numerosi "nidi-satellite" distanti fino ad 80 metri da quello principale.
A partire dal materiale vegetale raccolto dalle tagliafoglie cresceranno funghi della famiglia Lepiotaceae, l'alimento primario di queste formiche. La relazione tra formiche e funghi è strettissima: le prime si occupano di mantenere al sicuro le funghicolture proteggendole da muffe e parassiti; i secondi, invece, provvedono a fornire preziose risorse alimentari alle larve delle tagliafoglie.

La relazione tra formiche e funghi è stata documentata per la prima volta nella seconda metà del 1800, ma fu solo 20 anni fa che i ricercatori riuscirono ad identificare le colture batteriche che vivevano su questi funghi.
Il ruolo di questi batteri è sempre stato argomento di accesi dibattiti: alcuni ritenevano che aiutassero i funghi a decomporre il materiale vegetale, altri invece che aiutassero le formiche ad ottenere i giusti nutrienti dai funghi coltivati nelle colonie.
Per mettere fine alla discussione, Burnum e il team di Frank Aylward, ricercatore della University of Wisconsin-Madison, hanno studiato a fondo le funghicolture di due specie di formiche tagliafoglie panamensi, la Atta colombica e la Atta cephalotes.
Per ottenere dei campioni di batteri il più possibile somiglianti a quelli riscontrabili in un ambiente naturale, i ricercatori hanno prelevato intere porzioni di colonie, comprese foglie, formiche e funghi. In questo modo è stato possibile esaminare l'intera popolazione batterica dei nidi, e la loro interazione con funghi e formiche.

L'analisi genetica dei batteri ha mostrato migliaia di specie diverse, metà delle quali appartenenti alla famiglia delle Enterobacteriaceae che include anche i batteri intestinali degli animali. Ma la cosa più sorprendente è stata scoprire quante diverse funzioni vengano svolte da questi microrganismi: - Spezzano gli zuccheri complessi che rendono le piante più resistenti ma più difficili da digerire; - Trasportano zuccheri; - Realizzano aminoacidi e vitamina B5 per decomporre proteine, carboidrati e grassi e renderli nutrienti utilizzabili.
Solo una percentuale inferiore all'1% di tutte le specie osservate si occupa di decomporre la cellulosa, mentre la maggior parte si dedica agli zuccheri, probabilmente favorendo la crescita dei funghi. "I nostri risultati mostrano che definirle 'funghicolture' è scorretto; 'comunità di funghi e batteri' sarebbe più appropriato" spiega Burnum. "I batteri non sono soltanto residenti di queste comunità, ma svolgono operazioni essenziali per mantenere in vita queste comunità e le formiche che le coltivano".
"Sembra proprio che sia i funghi che i batteri non lavorino in isolamento quando si tratta delle funghicolture delle formiche tagliafoglie. E' possibile che lo stesso valga per la conversione in biomassa [del materiale organico]; forse sia i funghi che i batteri sono necessari per trasformare efficacemente le piante in biocombustibile".
Bacteria tend leafcutter ants' gardens