Fungo parassita formiche: zombie in natura?

FUNGO PARASSITA FORMICHE

Ophiocordyceps unilateralis è un fungo parassitoide in grado di infettare le formiche, soprattutto le Camponotus leonardi, specie appartenente alla sottofamiglia chiamata Formicinae. Il nome deriva dal greco kordýlē = clava e dal suffisso latino -ceps (da caput), ovvero con il capo a forma di clava. Unilateralis, invece, significa “che si sviluppa solamente in un senso”.

Le formiche vengono infettate tramite gli stigmi, o spiracoli tracheali, ovvero aperture tegumentali che permettono l’ingresso di ossigeno all’interno dell’insetto. Qui, le spore del fungo raggiungono i tessuti deboli della formica e cominciano a svilupparsi. Una volta che il fungo raggiunge il cervello della formica, inizia ad alterarne le reazioni ai feromoni, riuscendo così a gestire appieno il comportamento dell’insetto. In questo modo, quindi, la formica viene mossa al fine di raggiungere un microclima adatto allo sviluppo del fungo parassitoide. Successivamente, poi, dopo la morte dell’organismo ospite (in questo caso della formica), lo sporoforo del fungo fuoriesce dalla parte cefalica, liberando le spore e riniziando così un nuovo processo parassitario. Sono stati compiuti progressi significativi nella comprensione dei meccanismi coinvolti a livello molecolare: la manipolazione del cervello della formica da parte del fungo è stata attribuita a due metaboliti candidati, acido butirrico e sfingosina, precedentemente implicati in malattie neurologiche e cancro. Attraverso la genomica comparativa, è stato dimostrato anche che i geni del fungo, che codificano per proteine note per causare cambiamenti neurologici e comportamentali, sono sovraespressi (per espressione genica si intende il processo attraverso cui l’informazione contenuta in un gene viene convertita in una macromolecola funzionale come una proteina). Il cambio delle abitudini è indotto da una serie di sostanze chimiche ed è talmente drastico da far definire la formica infetta con il nome di “formica zombie”.

Esiste una sola specie?

Solo recentemente, diversi studi scientifici hanno stabilito che non si tratta di un’unica specie ma di un complesso. In effetti, sono state notate diverse variazioni morfologiche nelle collezioni di tutto il mondo sin dalle prime fasi, ma gli studiosi si sono sempre soffermati sul fatto di trovare prove sufficienti per poter dividere le specie. Successivamente, però, in uno studio pubblicato da Harry C. Evans, sono stati identificate ben quattro specie di Ophiocordyceps, attraverso un esame su materiale fresco raccolto da formiche carpentiere infette, della foresta atlantica (pluviale) in Brasile. Da quattro formiche del genere Camponotus, quindi, sono state identificate le specie, a seguito di un confronto morfologico delle ascospore (spora contenuta in un ascus, caratteristica dei funghi ascomiceti) appena rilasciate. Si suppone, quindi, che ogni specie del genere Camponotus possa essere attaccata da una specie distinta di Ophiocordyceps e che, di conseguenza, possano esistere centinaia di specie in tutto il mondo. Questa ipotesi sembrerebbe essere vera sulla base di pubblicazioni successive che coinvolgono sia prove morfologiche che molecolari: sei nuove specie sono state descritte dalla Thailandia, una dal Giappone, tre dal Brasile e altre 14 sono ancora in fase di studio. L’argomento ha generato una notevole copertura mediatica da parte sia della stampa popolare che dalle riviste scientifiche.

FUNGO PARASSITA FORMICHE: CICLO VITALE

Come altri funghi del genere Cordyceps, Ophiocordyceps unilateralis predilige le formiche Camponotus leonardi come specie ospiti. Quando le formiche mangiano i tessuti non vitali del fungo, alcune spore entrano all’interno del corpo dell’insetto, utilizzando gli spiracoli adibiti alla respirazione. All’interno avviene la germinazione e una volta pronto per la produzione di nuove spore, il micelio raggiunge il cervello dell’ospite causando un’alterazione nella percezione dei feromoni. Questo comporta che l’insetto viene fatto spostare per raggiungere una foglia posta a circa 25 cm di altezza dal suolo, dal lato della pianta rivolto a nord, in un ambiente con il 94-95% di umidità e tra i 20° e i 30°C. Se queste condizioni non vengono rispettate, la riproduzione del fungo non soddisferà gli standard che permettono di continuare il loro ciclo riproduttivo.

Perché formiche “zombie”?

Perché le formiche infette vengono definite zombie? Ovviamente, il cambiamento delle abitudini della formica va totalmente a beneficio del fungo parassitoide. Una volta raggiunta la sede e le condizioni adatte, descritte in precedenza, la formica si fisserà, grazie al suo morso, alla foglia scelta e, in particolare, morderà la nervatura centrale della foglia, con una forza maggiore del solito. Secondo quanto dimostrato recentemente, le ife dei funghi parassiti, ramificandosi, prendono il controllo dei muscoli mandibolari della formica. Successivamente, la formica morirà e il “fungo parassita formiche” continuerà a crescere finché il micelio non invaderà tutto il corpo dell’organismo con i vari miceli che, una volta formati, sfonderanno l’esoscheletro e si uniranno alla pianta su cui si trovano. Lo sporoforo, infine, crescerà fino a che non uscirà dalla testa dell’insetto per poter liberare le spore. In precedenza, tra l’altro, vi avevamo parlato della vespa gioiello e della sua capacità di acquisire il controllo sulla mente della sua preda.

COS’È IL PARASSITISMO?

Il parassitismo è una forma di interazione biologica fra due organismi di cui uno è definito parassita e l’altro ospite. Il parassita trae un vantaggio a spese dell’ospite, creandogli, inevitabilmente, un danno biologico, in quanto privo di vita autonoma e completamente dipendente dall’ospite a cui è legato. Il parassita, generalmente, possiede una struttura morfologica molto più semplice di quella dell’ospite e il suo ciclo vitale, più breve, termina prima della morte dell’ospite, in modo da trarne più vantaggio possibile.

Una cosa molto importante riguarda la differenza tra parassita e parassitoide. Come avrete letto, l’Ophiocordyceps unilateralis è stato definito un fungo parassitoide, e non parassita. La differenza risiede nel fatto che il parassitoide termina il suo ciclo vitale causando la morte dell’ospite. Nei parassitoidi, quindi, il parassitismo è limitato alle prime fasi dello sviluppo mentre l’individuo adulto conduce vita autonoma. Nei parassitoidi, si distinguono due tipi:

• parassitoidi idiobionti: paralizzano l’ospite bloccandone lo sviluppo;
• parassitoidi koiniobionti: lasciano l’ospite libero di muoversi e di avanzare nel proprio sviluppo.

“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.” – Donato Grasso, etologo.

Secondo il Professor Grasso, studi recenti dimostrano che le cellule del cervello della formica non vengono intaccate dal fungo, ma di conseguenza il funzionamento ne viene condizionato. Continua, affermando che “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”.