Formigas condenadas enviam um cheiro final para salvar sua colônia

Em muitos animais sociais, os indivíduos muitas vezes escondem sinais de doença para evitar serem afastados pelo grupo. As pupas das formigas seguem um caminho muito diferente. Ao enfrentarem uma infecção à qual não conseguem sobreviver, produzem um alarme químico que avisa os seus companheiros de ninho do perigo que representam.

Formigas operárias respondem ao sinal de alerta

Assim que as formigas operárias detectam esse sinal, elas se movem rapidamente. Eles abrem o casulo da pupa infectada, fazem pequenos cortes em sua superfície externa e aplicam ácido fórmico, um composto antimicrobiano natural produzido pelas próprias operárias. Este tratamento mata os patógenos que crescem dentro da pupa, mas também resulta na morte da pupa.

“O que à primeira vista parece ser um auto-sacrifício é, na verdade, também benéfico para o sinalizador: ele protege seus companheiros de ninho, com quem compartilha muitos genes. Ao alertar a colônia sobre sua infecção mortal, as formigas com doenças terminais ajudam a colônia a permanecer saudável e a produzir colônias filhas, que indiretamente transmitem os genes do sinalizador para a próxima geração”, explica Erika Dawson, primeira autora do estudo e ex-pós-doutorado no grupo de pesquisa de Imunidade Social liderado por Sylvia Cremer em ISTA.

A pesquisa, conduzida com o ecologista químico Thomas Schmitt, da Universidade de Würzburg, na Alemanha, documenta pela primeira vez esta forma de sinalização altruísta de doenças em insetos sociais. Sem esse sistema de alerta, uma formiga moribunda poderia tornar-se altamente infecciosa e ameaçar toda a colónia. Ao sinalizar precocemente a sua condição, os doentes incuráveis ​​tornam possível à colónia eliminar a ameaça antes que esta se agrave.

Por que as colônias de formigas dependem de cooperação extrema

Na escala da colônia, as formigas funcionam como um “superorganismo”, onde diferentes membros assumem papéis essenciais para a sobrevivência do grupo. As rainhas concentram-se na reprodução, enquanto as operárias cuidam de tudo, desde a alimentação até a manutenção do ninho e cuidados de saúde. Isto reflete a divisão do trabalho no corpo humano, onde as células reprodutivas geram descendentes e outras células realizam tarefas biológicas diárias.

Tanto os organismos como os superorganismos dependem da estreita cooperação de componentes reprodutivos e não reprodutivos. Nas formigas, esta cooperação é tão extensa que inclui comportamentos que beneficiam a colónia mesmo à custa do indivíduo, como o sacrifício de crias infectadas fatalmente.

Por que é necessário um sinal de alerta precoce

Uma questão natural é por que as formigas desenvolveram um sistema de alarme tão sofisticado se os indivíduos doentes podem simplesmente sair sozinhos. Cremer explica: “As formigas adultas que se aproximam da morte deixam o ninho para morrer fora da colônia. Da mesma forma, as operárias que foram expostas a esporos de fungos praticam o distanciamento social”. No entanto, esta opção não está disponível para crias, que não podem se mover de forma independente. Assim como as células infectadas do corpo, elas precisam de ajuda externa.

O desenvolvimento de pupas e células do corpo enfrenta desafios semelhantes e utiliza estratégias semelhantes. Ambos liberam sinais químicos que atraem células do sistema imunológico ou formigas operárias, permitindo que esses ajudantes removam possíveis fontes de infecção. Os imunologistas referem-se a essa dica como o “sinal encontre-me e coma-me”.

“O sinal deve ser sensível e específico”, acrescenta Cremer. “Isso deve ajudar a identificar todas as pupas de formigas com doenças terminais, mas ser preciso o suficiente para evitar o desempacotamento de pupas saudáveis ​​ou daquelas capazes de superar a infecção com seu próprio sistema imunológico.” Isto levanta a questão de como tal precisão é alcançada.

Como a infecção altera o cheiro da pupa

Schmitt, cujo trabalho se concentra na comunicação química em insetos sociais, observa que os trabalhadores podem atingir uma única pupa doente entre muitas. “Isso significa que o cheiro não pode simplesmente se difundir pela câmara do ninho, mas deve estar diretamente associado à pupa doente. Conseqüentemente, o sinal não consiste em compostos voláteis, mas sim em compostos não voláteis na superfície do corpo da pupa.”

Dois componentes do perfil olfativo natural das formigas tornam-se mais fortes quando uma pupa é fatalmente infectada. Para testar se esta mudança de odor por si só desencadeia a resposta de desinfecção, os investigadores transferiram o cheiro alterado para pupas saudáveis ​​e monitorizaram o comportamento dos trabalhadores.

“Extraímos o cheiro das pupas sinalizadoras e aplicamos em crias saudáveis”, diz Cremer. Os resultados mostraram que o cheiro por si só foi suficiente para fazer com que os trabalhadores desempacotassem as pupas tratadas, demonstrando que o odor alterado da ninhada infectada terminalmente funciona da mesma forma que o sinal “encontre-me e coma-me” observado nas células do corpo infectadas.

Por que apenas certas pupas enviam o aviso

Segundo Dawson, nem todas as ninhadas enviam esse sinal de alarme. “As pupas da rainha, que têm defesas imunológicas mais fortes do que as pupas das operárias e podem limitar a infecção por si mesmas, não emitiram esse sinal de alerta para a colônia”, explica ela. As pupas operárias, no entanto, não tinham essa habilidade e sinalizaram pedindo ajuda.

Ao sinalizar apenas quando uma infecção não pode ser controlada, a ninhada garante que a colónia responda apenas a ameaças genuínas. Isso evita perdas desnecessárias de indivíduos que ainda são capazes de se recuperar. Cremer conclui: “Esta coordenação precisa entre o nível individual e da colônia é o que torna esta sinalização altruísta de doença tão eficaz”.

Informações sobre estudos em animais

Para compreender melhor os processos biológicos fundamentais, como os da biologia comportamental, da imunologia ou da genética, a investigação envolvendo animais é essencial. Nenhum outro método, incluindo abordagens in silico, pode substituir totalmente estes estudos. Todos os animais utilizados nos experimentos são coletados, criados e manuseados de acordo com rigorosas regulamentações legais.