Formiche modificate geneticamente per studiare l’organizzazione sociale

Da sempre i filosofi si interrogano sul fatto se abbia più peso la cultura o la natura nel definire il nostro comportamento sociale. Oggi è possibile iniziare ad affrontare questo problema in modo scientifico, andando ad isolare i geni che definiscono un sistema complesso di relazioni, come quello che si verifica in una società o in un sistema neuronale. E’ questa la tematica che affronta Daniel Kronauer, uno scienziato tedesco che lavora alla Rockefeller University, nell’East Side di Manhattan.
Per i suoi studi Kronauer ha selezionato una particolare specie di formica, la Cerapachys biroi. In generale le formiche hanno un’organizzazione eusociale, con molte lavoratrici sterili che svolgono tutte le attività necessarie per la sopravvivenza del formicaio, un’unica regina che depone tutte le uova, e poche formiche maschio per la fecondazione.
La C. biroi appartiene al gruppo di formiche razziatrici dove non ci sono operaie e regine stabili. Tutte le formiche in una colonia possono passare da un ruolo all’altro. Per metà del tempo si comportano come operaie, raccolgono cibo per i loro piccoli – razziandoli dai i nidi di altre formiche. Il resto del tempo, vanno in modalità regina e tutti i membri della colonia depongono le uova in modo sincrono. Un’altra caratteristica è la mancanza di maschi: le uova si sviluppano partenogeneticamente, senza venir fecondate, creando così veri e propri cloni geneticamente identici di sesso femminile. Questa omogeneità genetica chiaramente offre l’opportunità associare facilmente un gene mutato ad un comportamento.
L’obiettivo finale di Kronauer è quello di utilizzare le formiche per comprendere come funziona un sistema biologico complesso.
Le singole formiche in una colonia possono venir considerate come le cellule di un organismo multicellulare, o i neuroni del cervello. Ma a differenza di quanto avviene nel cervello il formicaio è modulare. Si possono prendere delle formiche, modificarle e rimetterle insieme. Una specie di LEGO della complessità.
Il sistema può venir interrogato per identificare gli elementi di base, le logiche elementari che la natura ha utilizzato per produrre società di formiche, babbuini o anche umane. Ma può anche dare informazioni su una serie di malattie umane, dai tumori alla malattie comportamentali come l’autismo e la depressione.
Per i suoi studi Kronauer e il suo gruppo ha dovuto affrontare una serie di problemi tecnici. I ricercatori hanno dovuto colorare a mano migliaia di formiche con punti luminosi di colore rosa, blu, rosso e verde che consentono ai computer di seguire i movimenti di ogni singola formica 24 ore al giorno. Inoltre hanno dovuto sviluppare le metodologie per creare quelle che sono le prime formiche transgeniche al mondo.
Sono stati però ripagati con risultati importanti. Ad esempio hanno isolato un ceppo, chiamato Greta Garbo, che a differenza della formica standard non ha un comportamento sociale e vuole essere lasciata in pace. I ricercatori hanno anche individuato i segnali molecolari e neuronali che permettono alle formiche di avere ruoli definiti all’interno del formicaio, da regina ad operaia , da soldato a “baby sitter”.
Grazie al sequenziamento del genoma, gli scienziati hanno scoperto che una classe di geni codificanti recettori olfattivi ha subito una massiccia espansione nelle formiche C. birois suggerendo che queste utilizzino i sistemi di comunicazione chimica ancora di più di altre specie di formiche. I ricercatori hanno prodotto formiche private di alcuni di questi geni e hanno notato difetti di comportamento. Mentre le formiche normali non appena possibile formano gruppi, le formiche mutate vagano da soli per giorni. I risultati suggeriscono che i recettori olfattivi abbiano un ruolo chiave per l’evoluzione della socialità nelle formiche.
I ricercatori stanno anche esplorando i segnali che controllano il comportamento nei confronti dei piccoli. Sembra che feromoni volatili emessi dalle larve neonate stimolino il cervello delle formiche adulti inducendo la produzione di inotocina, l’equivalente della ossitocina che controlla il comportamento materno nelle femmine dei mammiferi ma anche la socializzazione.
Alcune formiche, ignorano questi segnali e pagano a caro prezzo questa loro insensibilità venendo estromesse dal gruppo. Una sorta di rigetto verso chi si ribella alle regole. Un problema simile ad esempio a quello affrontato dall’organismo nel caso delle cellule tumorali.