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 do corpo. Pesquisadores do Instituto Austríaco de Ciência e Tecnologia (ISTA) descobriram que uma ninhada de formigas com doenças terminais emite um odor característico semelhante ao modo como as células infectadas do corpo enviam sinais de socorro. Esse cheiro atua como um sinal de alerta precoce que ajuda a colônia a detectar e eliminar rapidamente as infecções antes que elas se espalhem. As descobertas foram publicadas em Comunicações 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 completamente diferente. Quando confrontados com uma infecção à qual não conseguem sobreviver, emitem um sinal químico que avisa os seus vizinhos do perigo que representam.
Formigas operárias respondem a um sinal de alerta
Assim que as formigas operárias detectam esse sinal, elas se movem rapidamente. Eles abrem o casulo da pupa infectada, fazem pequenos cortes em sua superfície externa e aplicam ácido fórmico, composto antimicrobiano natural produzido pelas próprias operárias. Este tratamento mata os patógenos que crescem na pupa, mas também mata a pupa.
“O que à primeira vista parece ser um auto-sacrifício, na verdade também é útil para o sinalizador: ele protege seus companheiros de ninho, com os quais compartilha muitos genes. Ao alertar a colônia sobre sua infecção fatal, as formigas com doenças terminais ajudam a colônia a se manter saudável e criar colônias filhas que indiretamente transmitem os genes do sinalizador para a próxima geração, “explica Erika Dawson, primeira autora do estudo e ex-aluna de doutorado no Grupo de Pesquisa de Imunidade Social liderado por Sylvia Kremer no ISTA.
O estudo, realizado com o ecoquímico Thomas Schmidt, da Universidade de Würzburg, na Alemanha, documenta pela primeira vez esta forma de sinalização altruísta de doenças em insetos sociais. Sem esse sistema de alerta, uma formiga moribunda pode tornar-se altamente contagiosa e ameaçar toda a colónia. Ao comunicar antecipadamente a sua condição, os doentes terminais permitem que a colónia elimine a ameaça antes que esta se agrave.
Por que as colónias de formigas dependem de uma cooperação extraordinária
Na escala de uma colônia, as formigas funcionam como “superorganismos” onde diferentes membros desempenham papéis importantes para a 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 enquanto outras células realizam tarefas biológicas diárias.
Tanto os organismos quanto os superorganismos dependem da estreita interação de componentes reprodutivos e não reprodutivos. Nas formigas, esta cooperação é tão extensa que inclui comportamentos que beneficiam a colónia mesmo à custa do indivíduo, como o sacrifício de crias letalmente infectadas.
Por que é necessário um sinal de alerta precoce?
Surge uma questão natural: por que as formigas desenvolveram um sistema de sinalização tão complexo quando os indivíduos doentes podem simplesmente se retirar. Kramer explica: “As formigas adultas que estão próximas da morte deixam o ninho para morrer fora da colônia. Da mesma forma, as operárias expostas a esporos de fungos praticam o distanciamento social”. No entanto, esta possibilidade não está disponível para a ninhada, que não pode mover-se de forma independente. Assim como as células infectadas do corpo, elas precisam de ajuda.
As pupas e as células do corpo em desenvolvimento enfrentam desafios semelhantes e utilizam estratégias semelhantes. Ambas liberam sinais químicos que atraem células do sistema imunológico ou formigas operárias, permitindo que essas ajudantes removam possíveis fontes de infecção. Os imunologistas chamam esse sinal de “sinal encontre-me e coma-me”.
“O sinal tem que ser sensível e específico”, acrescenta Kramer. “Isso deve ajudar a identificar todas as pupas de formigas com doenças terminais, mas ser preciso o suficiente para evitar o desembrulho de pupas saudáveis ou daquelas que são 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 de uma pupa
Schmidt, 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 espalhar pela câmara do ninho, mas deve estar diretamente associado à pupa doente. Conseqüentemente, o sinal não consiste em compostos voláteis, mas consiste em compostos não voláteis na superfície do corpo da pupa.’
Dois componentes do odor natural das formigas são intensificados quando a pupa é fatalmente infectada. Para testar se a própria mudança no cheiro desencadeia uma resposta de desinfecção, os investigadores transferiram o cheiro alterado para pupas saudáveis e monitorizaram o comportamento dos trabalhadores.
“Extraímos o odor das pupas sinalizadoras e o aplicamos à ninhada saudável”, diz Kramer. Os resultados mostraram que o cheiro por si só foi suficiente para levar as operárias a desembalar as pupas tratadas, demonstrando que o cheiro alterado da ninhada infectada terminalmente funciona da mesma forma que o sinal “encontre-me e coma-me” visto nas células do corpo infectadas.
Por que apenas algumas bonecas enviam um aviso
Segundo Dawson, nem toda a ninhada envia esse sinal de alarme. “As pupas rainhas, que têm defesas imunológicas mais fortes do que as pupas operárias e podem limitar a infecção por si mesmas, não dão esse sinal de alerta à colônia”, explica ela. As pupas operárias, porém, não tinham essa habilidade e sinalizaram pedindo ajuda.
Ao sinalizar apenas quando uma infecção não pode ser controlada, a ninhada garante que a colónia só responde a ameaças genuínas. Isso evita a perda desnecessária de indivíduos que ainda conseguem se recuperar. Kramer conclui: “Essa coordenação precisa entre os níveis individual e de colônia é o que torna esse sinal altruísta de doença tão eficaz”.
Informações sobre estudos em animais
Para uma melhor compreensão dos processos biológicos básicos, por exemplo na biologia comportamental, na imunologia ou na genética, é necessária investigação que envolva animais. Nenhum outro método, incluindo abordagens in silico, pode substituir totalmente estes estudos. Todos os animais utilizados em experimentos são coletados, criados e manuseados de acordo com rigorosas regulamentações legais.
