O echipa de cercetatori de la Institutul de Stiinta si Tehnologie din Austria (ISTA), împreuna cu specialisti de la Universitatea din Würzburg, au dezvaluit unul dintre cele mai impresionante mecanisme de imunitate sociala descoperite pâna acum la insecte: pupele furnicilor aflate în faza termi-nala din cauza unei infectii elibereaza în mod deliberat un semnal chimic de alarma care determina colonia sa le ucida înainte sa devina sursa de contagiune masiva. Pupa este o stare intermediara prin care se trece de la stadiul de larva la stadiul de adult, o etapa în care se reorganizeaza complet organismul.
Studiul, publicat în prestigioasa revista Nature Communications, demonstreaza ca acest gest aparent „sinucigas altruist” este, de fapt, o strategie extrem de rafinata de protectie colectiva.
Cum functioneaza semnalul chimic?
La multe animale sociale, indivizii ascund adesea semnele de boala pentru a evita sa fie respinsi de grup. Pupele de furnici aleg o cale total opusa. Când se confrunta cu o infectie care le poate fi fatala, ele produc o alarma chimica care avertizeaza colegii de cuib despre pericolul pe care îl reprezinta.
Furnicile lucratoare raspund la semnalul de avertizare de îndata ce ele detecteaza acest semnal si actioneaza rapid. Deschid coconul pupei infectate, fac mici taieturi în suprafata sa exterioara si aplica acid formic, un compus antimicrobian natural, produs de lucratoare.
Tratamentul ucide agentii patogeni care se dezvolta în interiorul pupei, dar duce si la moartea acesteia. „Ceea ce pare la prima vedere un sacrificiu de sine este, de fapt, benefic si pentru semnalizator: protejeaza colegii de cuib, cu care împartaseste multe gene. Avertizând colonia despre infectia lor mortala, furnicile bolnave în faza terminala ajuta colonia sa ramâna sanatoasa si sa produca colonii fiice, care transmit indirect genele semnalizatorului generatiei urmatoare”, explica Erika Dawson, prima autoare a studiului si fosta postdoctoranda în grupul de cercetare „Imunitate sociala” condus de Sylvia Cremer la ISTA.
Cercetarea, realizata împreuna cu ecologul chimist Thomas Schmitt de la Universitatea din Würzburg, Germania, documenteaza pentru prima data aceasta forma de semnalizare altruista a bolilor la insectele sociale. Fara un astfel de sistem de avertizare, o furnica pe moarte ar putea deveni extrem de contagioasa si ar putea pune în pericol întreaga colonie. Semnalând din timp starea lor, insectele bolnave incurabil permit coloniei sa elimine amenintarea înainte ca aceasta sa se agraveze.
Cooperare extrema
La scara coloniei, furnicile functioneaza ca un „superorganism”, în care diferiti membri preiau roluri esentiale pentru supravietuirea grupului. Reginele se concentreaza pe reproducere, în timp ce lucratoarele se ocupa de toate, de la hranire la întretinerea cuibului si îngrijirea sanatatii.
Acest lucru oglindeste „divi-ziunea muncii” în corpul uman, unde celulele reproductive genereaza descendenti, iar alte celule îndeplinesc sarcini biologice zilnice. Atât organismele, cât si superorganismele depind de cooperarea strânsa dintre componentele reproductive si cele nereproductive.
La furnici, aceasta cooperare este atât de extinsa încât include comportamente de care beneficiaza colonia chiar si în detrimentul individului, cum ar fi sacrificarea puilor infectati mortal. O întrebare fireasca este de ce furnicile au dezvoltat un sistem de alarma atât de sofisticat daca indivizii bolnavi se pot îndeparta pur si simplu.
Cremer explica: „Furnicile adulte care se apropie de moarte parasesc cuibul pentru a muri în afara coloniei. În mod similar, lucratoarele care au fost expuse la spori fungici practica distantarea sociala”. Dar aceasta optiune nu este disponibila pentru puiet, care nu se poate misca independent.
La fel ca celulele infectate din corp, pupele imobile au nevoie de ajutor din exterior. Pupele în dezvoltare si celulele corpului se confrunta cu provocari similare si utilizeaza strategii similare. Ambele elibereaza semnale chimice care atrag fie celulele imune, fie furnicile lucratoare, permitând acestor ajutoare sa îndeparteze potentialele surse de infectie. Imunologii numesc acest semnal „gaseste-ma si manânca-ma”.
„Semnalul trebuie sa fie atât sensibil, cât si specific”, adauga Cremer. „El trebuie sa ajute la identificarea tuturor pupelor de furnici în faza terminala, dar si sa fie suficient de precis pentru a evita declansarea despachetarii pupelor sanatoase sau a celor capabile sa depaseasca infectia cu propriul sistem imunitar.” Acest lucru ridica întrebarea cum se obtine o astfel de precizie.
Infectia modifica mirosul pupei
Schmitt, a carui activitate se concentreaza pe comunicarea chimica la insectele sociale, observa ca lucratoarele pot identifica o singura pupa bolnava dintre numeroase alte pupe sanatoase.
„Aceasta înseamna ca mirosul nu se poate difuza pur si simplu prin cuib, ci trebuie sa fie asociat direct cu pupa bolnava. În consecinta, semnalul nu consta în compusi volatili, ci este format din compusi nevolatili de pe suprafata corpului pupei.”
Doua componente ale profilului natural al mirosului furnicilor devin mai puternice atunci când o pupa este infectata mortal. Pentru a testa daca aceasta schimbare de miros declanseaza singura raspunsul de dezinfectie, cercetatorii au transferat mirosul modificat la pupe sanatoase si au monitorizat comportamentul lucratoarelor. „Am extras mirosul din pupele semnalizatoare si l-am aplicat pe puiet sanatos”, spune Cremer.
Rezultatele au aratat ca mirosul era suficient pentru a determina lucratoarele sa despacheteze pupele tratate, demonstrând ca mirosul modificat al puietului infectat terminal functioneaza în acelasi mod ca semnalul „gaseste-ma si manânca-ma” observat în celulele corpului infectate.
Potrivit lui Dawson, nu toate pupele trimit acest semnal de alarma. „Pupele reginei, care au aparare imunitara mai puternica decât pupele lucratoarelor si pot limita infectia pe cont propriu, nu au fost observate sa emita acest semnal de avertizare catre colonie”, explica ea.
Pupele lucratoarelor, însa, nu aveau aceasta abilitate si au semnalat ca sunt infectate mortal. Semnalând doar atunci când infectia nu poate fi controlata, se asigura astfel un raspuns doar la amenintari reale. Acest lucru previne pierderea inutila a indivizilor care sunt înca capabili sa se recupereze.
Cremer concluzioneaza: „Aceasta coordonare precisa între nivelul individual si cel al coloniei este ceea ce face ca semnalul altruist de boala sa fie atât de eficient”.
GABRIEL TUDOR
Comentarii