As sociedades de formigas comportam-se como “superorganismos” fortemente integrados, com milhares de indivíduos trabalhando juntos de maneira semelhante à atividade coordenada das células do corpo. Pesquisadores do Instituto Austríaco de Ciência e Tecnologia (ISTA) descobriram que bebês formigas com doenças terminais liberam um odor único, semelhante à forma como as células infectadas do corpo enviam um sinal de socorro. O cheiro pode servir como um alerta precoce, ajudando a colônia a detectar e eliminar rapidamente as infecções antes que elas se espalhem. Os resultados da pesquisa foram publicados em comunicações da natureza.
Em muitos animais sociais, os indivíduos muitas vezes escondem sinais de doenças para evitar serem excluídos do grupo. As pupas das formigas seguem um caminho muito diferente. Quando se deparam com uma infecção que os impede de sobreviver, emitem alarmes químicos para alertar os seus ninhos do perigo que representam.
Formigas operárias reagem a sinais de alerta
Assim que as formigas operárias detectam esse sinal, elas se movem rapidamente. Eles abriram o casulo de uma pupa infectada, fizeram pequenas incisões na superfície externa e aplicaram ácido fórmico, um composto antibacteriano natural produzido pelas próprias formigas operárias. Este tratamento mata os patógenos que crescem dentro da pupa, mas também resulta na morte da pupa.
“O que à primeira vista pode parecer auto-sacrifício, na verdade também beneficia os sinalizadores: protege os companheiros de ninho com quem compartilham muitos genes. Ao alertar a colônia sobre infecções mortais, as formigas com doenças terminais ajudam a colônia a se manter saudável e geram subcolônias que passam indiretamente os genes do sinalizador para a próxima geração, “explica Erika Dawson, a primeira autora do estudo e ex-pós-doutorado no grupo de pesquisa de imunidade social liderado por Sylvia Cremer. Ista.
O estudo, realizado com o ecologista químico Thomas Schmidt, da Universidade de Würzburg, na Alemanha, é o primeiro a documentar esta forma de sinalização altruísta de doenças em insetos sociais. Sem esse sistema de alerta precoce, as formigas moribundas podem tornar-se altamente contagiosas e ameaçar toda a colónia. Ao sinalizar precocemente, os pacientes terminais podem neutralizar as ameaças antes que elas aumentem.
Por que as colônias de formigas dependem de cooperação extrema
Na escala da colônia, as formigas funcionam como “superorganismos”, com diferentes membros desempenhando papéis necessários para a sobrevivência da colônia. A abelha rainha concentra-se na reprodução, enquanto as abelhas operárias cuidam de tudo, desde a alimentação até a manutenção do ninho e cuidados médicos. Isto reflete a divisão do trabalho do corpo, com células germinativas produzindo descendentes e outras células realizando 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 difundida que inclui comportamentos que beneficiam o grupo mesmo à custa dos indivíduos, como sacrificar os filhotes de uma infecção fatal.
Por que precisamos de sinais de alerta precoce
Uma questão natural é por que as formigas desenvolveram sistemas de alarme tão sofisticados se os indivíduos doentes podem simplesmente partir por conta própria. “As formigas adultas que estão próximas da morte deixarão o ninho e morrerão fora da colônia. Da mesma forma, as formigas operárias que foram expostas a esporos de fungos manterão distância social”, explica Kramer. No entanto, esta opção não funciona para incubadoras que não conseguem se mover de forma independente. Assim como as células infectadas do corpo, elas precisam de ajuda externa.
O desenvolvimento pupal e somático enfrenta desafios semelhantes e utiliza estratégias semelhantes. Ambos liberam sinais químicos que atraem células imunológicas ou formigas operárias para eles, permitindo que esses ajudantes eliminem fontes potenciais de infecção. Os imunologistas chamam essa dica de “sinal encontre-me e coma-me”.
“O sinal deve ser sensível e específico”, acrescentou Kramer. “Isso deve ajudar a identificar todas as pupas de formigas com doenças terminais, mas ser preciso o suficiente para evitar o desembalamento 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 das pupas
Schmidt, cujo trabalho se concentra na comunicação química em insetos sociais, observou que as abelhas operárias podem atingir uma pupa doente, entre muitas outras. “Isso significa que o odor não pode simplesmente se difundir pelo ninho, mas deve estar diretamente associado à pupa doente. Portanto, o sinal não consiste em compostos voláteis, mas sim em compostos não voláteis na superfície do corpo da pupa.
Quando as pupas são infectadas fatalmente, ambos os componentes do odor natural da formiga ficam mais fortes. Para testar se esta mudança de odor por si só desencadeia uma resposta de desinfecção, os investigadores transferiram o odor alterado para pupas saudáveis e monitorizaram o comportamento das abelhas operárias.
“Extraímos o cheiro das pupas sinalizadoras e o aplicamos em filhotes saudáveis”, disse Creamer. Os resultados mostraram que o odor por si só foi suficiente para as abelhas operárias abrirem as pupas tratadas, sugerindo que o odor alterado das larvas eventualmente infectadas funciona como o mesmo sinal “encontre-me e coma-me” visto nas células do corpo infectadas.
Por que apenas algumas pupas dão avisos
Segundo Dawson, nem todas as galinhas emitem esse sinal de alarme. “A rainha tem defesas imunológicas mais fortes do que as abelhas operárias e pode limitar a infecção por conta própria, mas não foi observado que a rainha enviasse este sinal de alerta para a colônia”, explica ela. No entanto, as pupas operárias não possuem essa capacidade e enviam sinais de socorro.
Ao sinalizar apenas quando uma infecção não pode ser controlada, o ninho garante que a colônia responda apenas a ameaças reais. Isso evita perdas desnecessárias de pessoal que ainda tem capacidade de recuperação. “A coordenação precisa entre os níveis individual e de grupo é o que torna esta sinalização altruísta da doença tão eficaz”, concluiu Kramer.
Informações sobre pesquisas com animais
Para compreender melhor os processos biológicos fundamentais, como a biologia comportamental, a imunologia ou a genética, a investigação envolvendo animais é crucial. Nenhum outro método, incluindo métodos computacionais, pode substituir completamente esses estudos. Todos os animais utilizados nos experimentos foram coletados, criados e manuseados de acordo com rigorosas regulamentações legais.
