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A vida em uma colônia de formigas é uma sinfonia de interações sutis entre insetos agindo em conjunto, mais como células em um tecido do que organismos independentes abrigados em uma colônia. Agora, os pesquisadores descobriram uma interação social anteriormente desconhecida que une a colônia, ligando as formigas nos estágios de desenvolvimento – adultos, larvas e pupas, um estágio imóvel, não muito diferente da crisálida de uma borboleta, durante a qual as formigas passam de larvas para adultos.
O estudo, publicado na Natureza, revela que as pupas secretam um fluido nunca antes observado que é imediatamente adulto e as larvas bebem imediatamente. A saúde de toda a colônia parece depender do consumo imediato desse fluido rico em nutrientes – as larvas precisam dele para crescer e, se os adultos e as larvas não o beberem, as pupas morrem de infecções fúngicas à medida que o fluido se acumula ao redor. eles. “A maneira como as formigas usam esse fluido cria uma dependência entre os diferentes estágios de desenvolvimento”, diz Daniel Kronauer, professor associado de Stanley S. e Sydney R. Shuman na Universidade Rockefeller.
“Isso apenas mostra até que ponto as colônias de formigas realmente operam como uma unidade integrada”.
“Leite” para larvas de formiga
As formigas operam na agitação de uma colônia movimentada, criando dificuldades para os pesquisadores que tentam observar as várias interações entre as formigas que mantêm a colônia funcionando sem problemas. “Essas interações estão no cerne da compreensão das sociedades de insetos, mas, devido aos desafios inerentes, elas não foram investigadas sistematicamente”, diz Orli Snir, primeiro autor do estudo e pós-doutorado no laboratório de Kronauer. Para enfrentar esse problema de frente, Snir decidiu fazer engenharia reversa na colônia de formigas para identificar alguns dos princípios-chave que impulsionam as interações sociais. Para isso, ela removeu formigas em diferentes estágios de desenvolvimento da colônia e examinou como o isolamento social afetava os insetos.
Uma das primeiras coisas que ela notou foi o acúmulo de fluido em torno de pupas isoladas. Os insetos normalmente não secretam fluido no estágio de pupa, e esse fluido também nunca foi observado em formigas. Este fluido era propenso a infecções fúngicas que acabaram matando as pupas. Somente quando Snir removeu o fluido manualmente as pupas sobreviveram até a idade adulta. Claramente, a colônia de formigas estava de alguma forma impedindo que o fluido pupal se acumulasse.
Kronauer, Snir e colegas realizaram experimentos de rastreamento de corantes para descobrir para onde o fluido estava indo e, quando descobriram que adultos e larvas o estavam bebendo, começaram a explorar a composição do fluido e observar o que acontecia com as formigas que não comiam.
Os pesquisadores descobriram que o fluido é derivado de um processo conservado encontrado em todos os insetos chamado muda, no qual os insetos trocam sua velha cutícula para crescer. Enquanto os insetos não sociais reciclam o fluido da muda para conservar os nutrientes, as pupas das formigas o compartilham com seus companheiros de ninho.
O fluido é rico em nutrientes, descobriram os pesquisadores, além de substâncias psicoativas, hormônios e alguns componentes encontrados na geléia real que as abelhas reservam para as larvas da abelha rainha. E enquanto as formigas de todas as idades parecem gostar do fluido, as larvas de formigas jovens precisam dele – aquelas privadas do fluido em seus primeiros quatro dias de vida não crescem e muitas acabam morrendo.
“Nos primeiros dias após a eclosão, as larvas dependem do fluido quase como um recém-nascido depende do leite”, diz Kronauer. “Os adultos também bebem vorazmente e, embora não esteja claro o que isso faz com os adultos, estamos confiantes de que afeta o metabolismo e a fisiologia”.
Depois de realizar o estudo inicial em formigas invasoras clonais, a equipe de Kronauer encontrou o mesmo fenômeno geral entre cada uma das cinco principais subfamílias de formigas, sugerindo que a estratégia de cooptar fluido de muda em um fluido de sinalização nutritivo é altamente conservada, diz Kronauer. “Provavelmente evoluiu uma vez, no início da evolução das formigas, ou mesmo precedendo a evolução das formigas.”
Anatomia de um superorganismo
A colônia de formigas às vezes é chamada de superorganismo – uma entidade unificada composta de muitos organismos trabalhando em conjunto. De fato, as formigas transmitem informações trocando sinais químicos de maneira análoga à forma como as células se comunicam nos tecidos. Estes incluem feromônios, que geralmente transmitem informações de curto prazo, e fluidos sociais, que têm o potencial de efetuar mudanças metabólicas e comportamentais de longo prazo. A descoberta do fluido social da pupa e seu papel na conexão de adultos, pupas e larvas acrescenta contexto a essa compreensão das colônias de formigas como superorganismos interdependentes.
“O fluido social da pupa é a força motriz por trás de uma rede de interação central e até então negligenciada nas sociedades de formigas”, diz Snir. “Isso revela um novo aspecto de dependência entre larvas e pupas e pupas e adultos”.
Em estudos futuros, a equipe explorará ainda mais os efeitos desse fluido de muda no funcionamento interno da colônia. Kronauer está particularmente interessado em determinar se o fluido de muda desempenha um papel na decisão da casta das larvas das formigas e se e como isso afeta o comportamento dos adultos. “Este estudo fornece apenas um vislumbre das intrincadas redes de interação das sociedades de insetos”, diz Snir. “Nosso objetivo de longo prazo é obter uma compreensão profunda dos mecanismos neurais e moleculares que regem a organização social e como esses mecanismos evoluíram”.
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