Un fungo parassita noto per manipolare il cervello delle formiche non fa “zombi” schiaffi da qualsiasi vecchio ospite.

Invece, il microrganismo è in qualche modo in grado di riconoscere il cervello di diverse specie di formiche e rilascia il suo cocktail chimico che controlla la mente solo quando si trova nel suo ospite preferito, una nuova ricerca mostra.

“Comportamentale la manipolazione è un tale complesso che si verifica solo quando c’è “una coevoluzione molto stretta tra patogeno e ospite”, ha detto Charissa de Bekker, biologa molecolare presso la Pennsylvania State University e autrice principale del nuovo studio, pubblicato ad agosto sulla rivista BMC Evolutionary Biologia.

“La teoria è che ogni specie di formica ha la sua specie di funghi da cui viene infettata”, ha detto de Bekker a WordsSideKick.com.

Creare zombi

I funghi del genere Ophiocordyceps, i cosiddetti formiche zombi, hanno bisogno delle formiche per completare il loro ciclo vitale. Quando una formica incontra spore fungine durante il foraggiamento, il fungo infetta l’insetto e si diffonde rapidamente in tutto il suo corpo.

Le cellule fungine nella testa della formica rilasciano sostanze chimiche che dirottano il sistema nervoso centrale dell’insetto. Il fungo costringe la formica a arrampicarsi sulla vegetazione e ad aggrapparsi a una foglia oa un ramoscello prima di uccidere il suo sfortunato ronzio. Poi cresce un peduncolo che rilascia le spore dalla parte posteriore della testa della vittima per infettare altre formiche sul terreno sottostante.

De Bekker e i suoi colleghi si sono chiesti perché diverse specie di Ophiocordyceps sembrano infettare solo alcune formiche. “Potrebbe essere per tanti motivi”, ha detto. “Forse le formiche hanno cicli vitali diversi. O forse non incontrano mai le spore.”

Per scoprire se Ophiocordyceps può zombificare molte specie di formiche, i ricercatori si sono concentrati su una specie fungina nota come Ophiocordyceps unilateralis sensu lato ( una designazione temporanea fino a quando non viene chiamata correttamente). Scoperto nel 2009 dallo scienziato cittadino Kim Fleming nella Carolina del Sud, il fungo fa formiche zombi da due specie di formiche carpentiere, Camponotus castaneus e Camponotus americanus.

Il team ha iniettato materiale fungino (in un mezzo liquido) nelle due specie di formiche, così come Camponotus pennsylvanicus e Formica dolosa, che non sono noti per essere ospiti del fungo nonostante vivano nelle stesse aree delle altre formiche. Hanno anche condotto esperimenti di controllo, in cui le formiche venivano lasciate sole o iniettate con un liquido privo di funghi.

Il fungo ha ucciso tutte e tre le specie Camponotus, eseguendo il suo trucco del controllo mentale solo su queste due note host, hanno scoperto i ricercatori. (F. dolosa non è sopravvissuto a lungo dopo alcun trattamento di iniezione.)

Scoprire sostanze chimiche che controllano la mente

Successivamente, de Bekker e i suoi colleghi volevano vedere se il fungo secerne una serie specifica di sostanze chimiche che gli consentono di manipolare il comportamento di C. castaneus e C. americanus, ma non di altre formiche.

“Abbiamo preso le quattro specie di formiche che abbiamo utilizzato per lo studio di iniezione, sezionato il loro cervello e mantenuto in vita mettendole in un mezzo di coltura cellulare di insetti”, ha detto de Bekker. “Abbiamo aggiunto il fungo a questo mezzo e lo abbiamo lasciato reagire all’ambiente, quindi abbiamo estratto il mezzo, che aveva tutte le molecole prodotte dal fungo. “

Il il mezzo di ogni formica conteneva migliaia di uni que sostanze chimiche, molte delle quali erano sconosciute. Utilizzando i dati degli esperimenti di controllo, il team ha eliminato le sostanze chimiche probabilmente prodotte dal cervello o dal fungo in risposta al mezzo, lasciando centinaia di sostanze chimiche secrete dal fungo in risposta al cervello delle formiche.

È interessante notare che il Il fungo ha prodotto un cocktail chimico diverso per ogni specie di formiche, suggerendo che “conosce” il cervello dei suoi ospiti bersaglio e reagisce di conseguenza, ha detto de Bekker. Il fungo non è coevoluto con C. pennsylvanicus o F. dolosa, quindi non è in grado di produrre il cocktail giusto per manipolarli.

Il team è stato in grado di identificare due composti, l’acido guanidinobutirrico (GBA) e la sfingosina, che è probabilmente coinvolta nella zombificazione dei suoi due ospiti – questi due composti sembrano anche svolgere un ruolo in alcuni disturbi neurologici, notano i ricercatori. Hanno trovato anche molti altri composti candidati, ma non sono ancora in grado di identificarli.

“Probabilmente ci sarà l’intera miscela di sostanze chimiche che deve essere presente nelle giuste quantità, lavorando insieme per manipolare i” comportamenti “delle formiche, ha detto de Bekker.

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