Il sorprendente genoma delle formiche

Mi capita raramente di parlare di genomi che non siano quello umano, ma il lavoro pubblicato su Science sul sequenziamento del genoma di due specie di formiche è così interessante che vale la pena, per una volta, abbandonare il mio antropocentrismo.

Le formiche sono insetti eusociali, come le api: hanno una società complessa, al cui vertice c’è una regina, che è in grado di vivere molto più a lungo e che ha l’unica funzione di deporre le uova. Attorno a lei ruotano le formiche operaie, che devono mantenere la colonia andando in cerca di cibo. Non funziona però allo stesso modo in tutte le specie di formiche. Nel caso della Harpegnathos saltator, una delle due specie protagoniste dello studio, la colonia è poco numerosa (appena una sessantina di individui), e quando la regina muore le operaie lottano per conquistare il trono vacante. Al contrario, la Camponotus floridanus (a destra) vive in gruppi molto più grandi, e l’architettura sociale è più complessa: le operaie appartengono a due categorie diverse, ognuna con mansioni differenti. Per di più, quando la regina di questa specie muore, tutta la colonia muore con lei. Gli autori del lavoro hanno sequenziato e successivamente analizzato il genoma delle due specie, con la speranza di evidenziare differenze tra le varie caste. Ebbene, hanno scoperto che le caste, tanto differenti sotto l’aspetto del comportamento, si distinguono non per la sequenza di DNA in sè, ma per delle alterazioni chimiche, chiamate modificazioni epigenetiche, che spengono o accendono certe regioni del genoma. La notizia sarà accolta con entusiasmo da coloro che vedono nell’epigenetica l’anello mancante tra la biologia e la psicologia: negli ultimi anni ci si è accorti che queste modifiche sono alla base di alcuni tratti comportamentali, e questo lavoro non fa altro che rafforzare questa teoria.

Nelle formiche appartenenti alla specie Camponotus floridanus, le formiche operaie si dividono in due gruppi: alcune proteggono il formicaio, altre invece si allontanano alla ricerca del cibo. Gli scienziati hanno scoperto che, a causa delle modificazioni epigenetiche, le due caste vengono ad avere profili di espressione diversi, specifici per il tipo di attività che esse devono svolgere. Le operaie che escono a cercare il cibo esprimono in quantità maggiori geni che sono coinvolti nella trasmissione dei segnali nel cervello, probabilmente perchè – sostengono i ricercatori – questi individui devono inviare messaggi ad altre operaie ed essere in grado, una volta trovato il cibo, di trovare la strada per ritornare al formicaio.

Nel caso delle Harpegnathos saltator (a sinistra) il risultato più interessante è emerso osservando le variazioni nell’espressione genica che si verificano quando una formica operaia riesce a diventare regina, assumendo anche le sue caratteristiche tipiche, quali l’estrema longevità. Come riesce una operaia a diventare più longeva? A quanto pare, la fortunata formica deve ringraziare due geni che improvvisamente si accendono e vengono espressi in grandi quantità: l’enzima telomerasi e il gene SIRT1, entrambi associati alla longevità anche nell’uomo.

Le formiche sono la seconda famiglia di insetti eusociali con il genoma sequenziato: le prime erano state le api, il cui codice genetico è stato svelato nel 2006. “Il prossimo passo – dice il primo autore Roberto Bonasio – sarà manipolare il genoma delle formiche, per comprendere in maggiore dettaglio i meccanismi genetici alla base del comportamento e dell’invecchiamento.

Bonasio R et al. “Genomic Comparison of the Ants Camponotus floridanus and Harpegnathos saltator” Science 2010, 329: 1068-1071

Image Credit: Jurgen Liebig