Il segreto del fungo che trasforma le formiche in zombi

Se c’è una cosa su cui i film horror concordano è che per fare uno zombi c’è bisogno di una misteriosa infezione che raggiunga il cervello e ne prenda il controllo. Nel mondo reale, dove esistono davvero organismi trasformati in marionette da altri organismi, non è necessariamente così. L’entomologo  David P. Hughes (Pennsylvania State University) e il suo team hanno rivelato che il fungo responsabile delle celebri formiche zombi lascia del tutto intatto il loro cervello.

 

Un mondo di zombi

La modifica del comportamento dell’ospite da parte di un parassita è molto diffusa nel regno animale. Basta pensare al famoso Toxoplasma gondii, un protozoo che rende i topi che infesta attratti dall’orina di gatto, l’ospite definitivo del ciclo di sviluppo. Oppure c’è un verme trematode che costringe le formiche a salire all’alba su un filo d’erba, serrare le mandibole sulla foglia, e aspettare fino al tramonto di essere brucate da un ruminante all’interno del quale riprodursi.

Il fungo parassita Ophiocordyceps unilateralis è ancor più specializzato: infetta solo una manciata di specie di formica del genere Camponotus. Le formiche sono costrette anche in questo caso ad ancorarsi in alto sulla vegetazione, poi il fungo le uccide e comincia a crescere fuori dal loro corpo, fruttifica e disperde le spore con la massima efficacia. Fino ad ora si supponeva che la modifica del comportamento della formica fosse legato all’invasione del cervello, ma nessuno aveva davvero controllato.

 

Microscopia 3D e intelligenza artificiale

A dare uno sguardo del tutto nuovo a questo fenomeno ci hanno pensato Hughes e i suoi collaboratori, che hanno da poco pubblicato il loro lavoro sulla rivista Pnas. Le formiche infettate dal fungo sono state tagliate in fettine sottilissime (50-100 micron), mentre il microscopio elettronico immortalava ogni sezione. Per controllo, lo stesso lavoro è stato fatto con formiche infettate da un altro fungo affine ma non “zombificatore”. Le migliaia di immagini dovevano poi essere assemblate per ottenere un’immagine tridimensionale dell’infestazione, ma distinguere il i tessuti del fungo dalla formica non è facile né veloce, I ricercatori si sono così affidati a un’intelligenza artificiale, una rete neurale opportunamente addestrata. Il video seguente, che mostra la crescita del fungo intorno a una fibra muscolare, dà l’idea di come sia possibile ottenere in questo modo una panoramica dell’avanzata del fungo all’interno dei tessuti della formica.

Marionette

Il fungo è ancora più subdolo di quello che si pensava. Nelle formiche infette invade tutto il corpo, comprese le zampe, creando una complessa rete di ife interconnesse. Il fungo cresce anche, in parte nella testa, ma lascia il cervello completamente intatto. Come fa allora a cambiare il comportamento dell’ospite? L’ipotesi dei ricercatori è che l’infestazione produca sostanze chimiche che agiscono sul sistema nervoso della formica a distanza, come i fili di una marionetta.

Come spiega ad Aula di scienze il professor Donato Grasso, etologo dell’Università di Parma specializzato nel comportamento delle formiche, «nel campo del parassitismo l’evoluzione non guarda in faccia a nessuno e ogni punto debole viene sfruttato. Questo vale anche per gli insetti sociali che, nonostante le loro straordinarie capacità, a volte devono soccombere agli attacchi di altri organismi che hanno “imparato” a sfruttarne i talloni d’Achille grazie ad incredibili adattamenti. Nel corso dell’evoluzione di Ophiocordyceps le formiche sono diventate uno strumento attraverso il quale si esprime il genoma del fungo, ne sono quindi il suo fenotipo esteso. Modificandone fisiologia e comportamento, il fungo “si traveste” da formica e così trova il modo di proliferare e riprodursi.»

Secondo lo studioso, «le recenti ricerche dimostrano che le cellule del cervello della formica non vengono intaccate dal fungo, ma il suo funzionamento ne viene certamente condizionato. Bisogna ricordare, infatti, che non c’è solo l’atto finale, il morso della foglia: la formica invasa dal parassita cambia il suo modo di percepire il mondo, il suo comportamento sociale, i suoi ritmi circadiani, i suoi movimenti. C’è ancora molto da scoprire sui meccanismi molecolari alla base di tutto ciò. Intanto la recente ricerca di Hughes e colleghi ha aggiunto un tassello fondamentale alla comprensione dei processi di manipolazione dell’ospite da parte del parassita e delle strategie sviluppate da questo fungo per indirizzare a proprio vantaggio la vita di una formica già morta».

Immagine in apertura e immagine box: David P. Hughes, Maj-Britt Pontoppidan [CC BY 2.5 (http://creativecommons.org/licenses/by/2.5)], attraverso Wikimedia Commons

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