Il “superorganismo” dei formicai, tra coesione e comportamento attivo

SCOPERTE – Aggregati di formiche che formano materiali viscosi e un comportamento nei formicai simile a quello di un superorganismo, con tanto di sistema nervoso unico. È quanto emerge da due studi, che hanno studiato il comportamento sociale molto complesso di questi animali.

Le formiche sono insetti estremamente sociali, organizzati in colonie, all’interno delle quali si distinguono formiche riproduttive e lavorative. I singoli individui comunicano generalmente attraverso i feromoni, per esempio per l’approvigionamento di cibo o la segnalazione di un pericolo, e le colonie sembrano essere in grado di prendere decisioni strategiche in modo collettivo.

Uno studio recente, pubblicato su Nature Materials, ha analizzato la capacità di questi insetti di formare aggregati, in particolare il meccanismo di formazione di ponti o zattere realizzate dalle formiche di fuoco, vere architette in questo senso (nel video qui sotto, una colonia costruisce la zattera). La capacità di costruire strutture macroscopiche stabili come ponti per superare tratti d’acqua ha spinto alcuni ricercatori del Georgia Institute of Technology di Atlanta a studiare in modo approfondito questo tipo di comportamento.

Come fanno le formiche a creare una struttura non solo stabile e robusta, ma che è anche in grado di resistere egregiamente alle sollecitazioni? Dentro l’aggregato le formiche sono sempre in movimento: se normalmente la struttura è mantenuta rigida, in presenza di deformazioni le formiche allungano le articolazioni delle proprie zampe o cambiano il punto di presa per accompagnare il movimento. E se la tensione è più forte, alcune formiche si staccano e si riattaccano ad altre formiche per permettere un movimento il più fluido possibile, fino a tornare rigide con livelli di tensione estremamente alti.

Il risultato è un aggregato macroscopico che ricorda un materiale viscoso ed elastico, ma in cui gli elementi costituenti, le formiche, hanno un comportamento attivo.  Il concetto risultante di “materia attiva” potrebbe quindi essere imitato, utilizzato e sfruttato nel campo della robotica, per la creazione di nuovi materiali modulari che riproducano un comportamento complesso a partire dai movimenti di piccole unità costituenti. L’organizzazione delle formiche nei formicai, in particolare in seguito a un attacco, è stato l’oggetto di studio di un’altra ricerca, pubblicata sulla rivista PLoS One da un gruppo di ricercatori dell’Università di Bristol.

I ricercatori hanno analizzato le reazioni di 30 colonie di formiche della specie Temnothorax albipennis in risposta a diversi tipi di attacchi, che potevano simulare quelli di diversi predatori. Nel primo esperimento sono state eliminate dall’esterno alcune formiche esploratrici (o scout), mentre stavano setacciando il territorio circostante il formicaio per scovare fonti di cibo. Come risposta, dal formicaio sono uscite sempre meno formiche esploratrici, fino a fermarsi del tutto quando il numero di esploratrici tornate è risultato troppo basso.

Basandosi sui risultati questo esperimento gli scienziati hanno suggerito che la colonia possa avere un meccanismo di controllo interno in grado di monitorare l’entrata e l’uscita delle formiche, come indicatore del rischio di mortalità delle esploratrici all’esterno del formicaio. Si tratterebbe di un sistema molto utile per evitare perdite, segnalando la presenza di un probabile predatore nei paraggi.

In un secondo esperimento, i ricercatori hanno tolto le formiche dall’interno del nido e la risposta della colonia è stata molto differente: tutto il formicaio si è spostato per cercare un nuovo alloggio, con il probabile obiettivo di salvare la regina e le larve. Il formicaio quindi, anche se attaccato dall’interno, mantiene una forte coesione Solo la distruzione della colonia porta all’indipendenza delle singole formiche, che si muoveranno alla ricerca di nuovi nidi.

Un aspetto interessante dei risultati osservati è che le diverse reazioni della colonia rispondono all’emissione di uno stesso feromone, molecola spesso usata per segnalare un pericolo. Le colonie di formiche sembrano dunque cooperare al punto da comportarsi come un unico organismo: un “superorganismo” che risponde in modo differente in base al danno subito, grazie a un meccanismo che può ricordare le funzioni del sistema nervoso.

Le due ricerche mostrano come le formiche siano insetti molto adatti per lo studio delle dinamiche sociali, della cooperazione e coscienza di gruppo, nonché per la progettazione di modelli e materiali che si ispirino al loro funzionamento.

@FedeBaglioni88

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