Formiche tagliafoglie: sequenziato il genoma

Con il termine formiche tagliafoglie si intende un insieme di 41 specie di formiche appartenente ai generi Atta a Acromyrmex che non sono soltanto in grado di tagliare foglie e erba attraverso un complesso sistema di lavoro, ma sono anche formidabili e instancabili agricoltrici.
Queste formiche praticano infatti un avanzato sistema di agricoltura attraverso un rapporto di mutuo scambio con un fungo e un batterio, che consentono loro di sopravvivere.
I ricercatori della University of Wisconsin-Madison ha di recente terminato di sequenziare il genoma della specie di formiche tagliafoglie Atta cephalotes, il primo codice genetico delle tagliafoglie ad essere sequenziato, scoprendo che questa specie ha una particolare struttura genetica.
Il genoma di queste formiche, infatti, ha mostrato che gli insetti si sono evoluti in modo del tutto differente rispetto alle altre specie. Le tagliafoglie non possono sopravvivere senza i loro funghi per via del fatto che il loro genoma è stato privato di alcuni geni presenti in altre specie.
"Presumibilmente, le formiche hanno perso questo geni per via della loro dipendenza dal fungo" spiega Garret Suen, autore della ricerca. "Non hanno più bisogno di queste proteine".
Nel corso degli ultimi 50 milioni di anni, le formiche tagliafoglie hanno sviluppato un mutualismo con i funghi, che ha consentito loro di diventare gli agricoltori più avanzati del regno animale.
Una colonia di Atta cephalotes può contare su oltre 8 milioni di formiche, con un'estensione media del nido di circa 30 metri e una profondità che spesso supera i 7 metri sotto la superficie del terreno. Le formiche tagliafoglie sono responsabili della raccolta del 17% di tutta la produzione di foglie delle foreste pluviali del Nuovo Mondo. Una volta nella colonia, le foglie saranno sminuzzate e date come nutrimento ad un fungo, l'unica risorsa di cibo delle tagliafoglie.
Ogni specie di tagliafoglie sfrutta una specie di fungo differente, ma tutti appartengono alla famiglia delle Lepiotacee. Le formiche sembrano essere in grado di comprendere se un particolare tipo di foglie è adatto al fungo che coltivano, leggendo i segnali chimici che il fungo emette come reazione al materiale vegetale. Se una specie di pianta è tossica per il fungo, le formiche smetteranno di raccoglierla.
Non solo: le operaie adibite al mantenimento dei funghi ricoprono le foglie con la loro saliva ad azione antibatterica, per evitare che altri funghi possano crescere nelle camere della colonia utilizzate per la coltivazione. La saliva antibatterica è ottenuta grazie ad un altro sistema di mutuo scambio con un batterio (Actinobacteria), che vive sulle formiche.

"Il genoma di queste formiche ci consentirà di capire le interazioni in questo sistema insetto-microbo. Migliorerà la nostra capacità di capire l'evoluzione della simbiosi e delle formiche coltivatrici di funghi".
La scoperta della mancanza di alcuni geni tipici di altre famiglie di formiche è soltanto uno dei tanti misteri che coinvolgono le tagliafoglie. Queste formiche, infatti, sono note per vivere in una società in cui la rigida suddivisione in caste corrisponde ad una differente struttura fisica.
Le formiche adibite al taglio delle foglie hanno ad esempio mandibole ipertrofiche che col tempo si deteriorano, costringendo gli appartenenti a questa casta a fare da trasportatori. I soldati sono invece grandi e possenti, e pattugliano l'area attorno alla colonia. Ci sono poi le formiche impiegate per il trasporto, di media dimensione e con una capacità di sopportare carichi pesanti superiore a quella delle altre caste. Ci sono inoltre le piccole operaie che si prendono cura della coltivazione dei funghi e delle larve.
C'è anche la casta dei riproduttori dotata di ali, il cui solo scopo è quello di accoppiarsi con l'unica regina della colonia.
Le colonie di tagliafoglie, infine, mostrano una gestione degli scarti estremamente complessa. Alcune specie, come la Atta colombica, utilizzano una sorta di discarica esterna alla colonia per depositare tutto il materiale di scarto che potrebbe mettere a rischio la salute del fungo che coltivano. Arrivano addirittura a depositare le formiche morte attorno il perimetro della discarica.
Una volta riempita la discarica, alcune formiche rimescolano continuamente gli scarti di foglie e funghi per favorire la decomposizione.
Comportamenti complessi e intelligenti, struttura fisica e funzionalità estremamente diversificate, e due sistemi di mutuo scambio che hanno pochi eguali in natura. Questo è il mondo delle formiche tagliafoglie, i cui misteri devono ancora essere completamente svelati.
Leafcutter ant genome reveals secrets of fungus farming ways