As sociedades de formigas comportam-se como “superorganismos” fortemente integrados, onde milhares de indivíduos trabalham juntos de uma forma que se assemelha à atividade coordenada das células de um corpo. Pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA) descobriram que filhotes de formigas com doenças terminais emitem um odor característico, da mesma forma que as células infectadas do corpo enviam sinais de sofrimento. Este perfume serve como um alerta precoce que ajuda a identificar rapidamente a colônia e eliminá-la antes que a infecção se espalhe. Os resultados são publicados Comunicação da natureza.
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. Incapazes de sobreviver quando expostos à infecção, produzem um alarme químico que alerta os seus companheiros de ninho para o perigo que representam.
Formigas operárias respondem a sinais de alerta
Assim que as formigas operárias detectam esse sinal, elas saem rapidamente. Eles abrem o casulo da pupa infectada, fazem pequenos cortes em sua superfície externa e aplicam ácido fórmico, composto antimicrobiano natural produzido pelas operárias. Este tratamento mata o patógeno que cresce dentro da pupa, mas a pupa morre.
“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 gravemente doentes ajudam a colônia a se manter saudável e a produzir colônias filhas, o que indiretamente explica a próxima geração. Dawson, primeiro autor do estudo e no ISTA Ex-pós-doutorado no grupo de pesquisa ‘Imunidade Social’ liderado por Sylvia Kramer.
O estudo, realizado com o ecologista químico Thomas Schmitt, da Universidade de Würzburg, na Alemanha, é o primeiro a documentar tais sinais altruístas de doenças em insetos sociais. Sem tais precauções, uma formiga morta pode tornar-se altamente contagiosa e ameaçar toda a colónia. Ao sinalizar precocemente a sua condição, os indivíduos com doenças terminais tornam possível remover a ameaça à colónia antes que esta se agrave.
Por que as colônias de formigas dependem de cooperação extrema?
Na escala da colônia, as formigas atuam como um “superorganismo”, onde diferentes membros desempenham papéis essenciais à 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 produzem descendentes e outras células realizam tarefas biológicas diárias.
Tanto os organismos como os superorganismos dependem da estreita cooperação de elementos reprodutivos e não reprodutivos. No caso das formigas, esta cooperação é tão generalizada que inclui comportamentos que beneficiam a colónia mesmo à custa do indivíduo, como sacrificar uma ninhada mortalmente infectada.
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 evacuar facilmente. “As formigas adultas que se aproximam da morte deixam o ninho para morrer fora da colônia. Da mesma forma, as operárias expostas a esporos de fungos praticam o distanciamento social”, explica Kramer. No entanto, esta opção não está disponível para crianças que não conseguem correr de forma independente. Assim como as células infectadas do corpo, elas precisam de ajuda externa.
O desenvolvimento de pupas e células do corpo enfrenta os mesmos desafios e usa as mesmas estratégias. 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 este sinal como o “sinal encontre-me e coma-me”.
“O sinal deve ser sensível e específico”, acrescenta Kramer. “Isso deve ajudar a identificar todas as pupas de formigas com doenças terminais, mas deve ser específico o suficiente para evitar o acúmulo de pupas saudáveis ou capazes de superar a infecção por meio de seu próprio sistema imunológico”. Isto levanta a questão de como tal precisão é alcançada.
Como a infecção altera o odor da pupa
Schmitt, cujo trabalho se concentra na comunicação química em insetos sociais, observa que os trabalhadores podem atingir uma 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 de odor natural da formiga tornam-se mais fortes quando uma pupa está gravemente infestada. Para testar se esta transferência de odor por si só desencadeia a resposta de esterilização, os investigadores transferiram o odor alterado para pupas saudáveis e observaram o comportamento dos trabalhadores.
“Extraímos o odor das pupas sinalizadoras e aplicamos em crias saudáveis”, diz Kramer. 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 atua de forma semelhante ao sinal “encontre-me e coma-me” observado nas células do corpo infectadas.
Por que enviar apenas alertas específicos de Pupas?
Segundo Dawson, nem todas as ninhadas enviam esses sinais de alarme. “As pupas rainhas, que têm imunidade mais forte do que as pupas operárias e podem elas próprias limitar a infecção, não parecem emitir este sinal de alerta na colónia”, explica. As pupas operárias, porém, não tinham essa habilidade e sinalizaram pedindo ajuda.
Quando uma infestação não pode ser controlada apenas por sinalização, a ninhada garante que a colónia só responde a ameaças reais. Isso evita danos desnecessários às pessoas que ainda conseguem se recuperar. “É esta coordenação precisa entre os níveis individual e de colónia que torna este sinal altruísta de doença tão eficaz”, conclui Kramer.
Dados de estudos em animais
Para compreender melhor os processos biológicos básicos, como na biologia comportamental, na imunologia ou na genética, a investigação envolvendo animais é essencial. Nenhum outro método, incluindo métodos in silico, pode substituir totalmente estes estudos. Todos os animais utilizados em experimentos são coletados, criados e manuseados de acordo com rigorosas regulamentações legais.
