Tra formiche e funghi un legame che cambia il DNA

ResearchBlogging.orgLe formiche tagliafoglie americane non posseggono alcuni geni chiave per il metabolismo. La spiegazione, secondo i ricercatori dell’Università del Wisconsin-Madison, sta nel rapporto simbiotico con un fungo, che fornirebbe loro determinate sostanze in cambio di altro nutrimento. Per Cameron Currie e Garret Suen, autori dello studio pubblicato su PLoS Genetics, si tratterebbe di un tipico esempio di coevoluzione, in cui le strette interazioni tra i membri della comunità finiscono per guidare i processi evolutivi delle singole specie.

I ricercatori hanno sequenziato il genoma di Atta cephalotes, una specie di formica molto diffusa nelle foreste tropicali americane. Le sue numerosissime colonie sono formate da milioni di esemplari che instancabilmente raccolgono pezzi di foglie dagli alberi per alimentare il fungo con cui vivono in simbiosi. Quest’ultimo, coltivato dagli insetti in grandi gallerie sotterranee, restituisce il favore offrendo alle formiche tagliafoglie le sostanze nutritive di cui esse hanno bisogno.

Ebbene, lo studio mostra che il genoma di A. cephalotes porta con sé i segni di questo stretto rapporto. Analizzando i 290 milioni di unità-base (nucleotidi) che compongono il codice genetico della formica, gli studiosi hanno scoperto l’assenza di alcuni geni normalmente presenti in altre specie. In particolare, le formiche tagliafoglie sarebbero prive di due enzimi fondamentali per la sintesi dell’aminoacido arginina; a quanto pare, le formiche non hanno bisogno di produrlo perché possono ottenerlo dal fungo che coltivano. Un’altra caratteristica che riflette la relazione simbiotica tra le due specie è il ridotto numero di serina proteasi nel genoma dell’insetto, un enzima che degrada le proteine per convertirle in aminoacidi semplici: anche in questo caso, la spiegazione si trova nei nutrienti offerti dal fungo, già parzialmente digeriti.

L’analisi ha permesso di chiarire meglio le dinamiche di un rapporto di interdipendenza estremamente complesso, in cui intervengono anche diversi tipi di batteri simbiotici che forniscono azoto organico, o aiutano il fungo ad assimilare i piccoli frammenti di foglie.

Il genoma di Atta cephalotes va ad aggiungersi a quelli di altre tre specie di formiche pubblicati pochi giorni fa su PNAS: la formica rossa gigante (Pogonomyrmes barbatus), la formica argentina (Linepithema humile) e la formica di fuoco (Solenopsis invicta). Le ultime due sono specie invasive che provocano grossi danni alle colture in America, e la conoscenza del loro genoma potrebbe aiutare a sviluppare in futuro strategie alternative ai pesticidi tossici per allontanarle dalle coltivazioni.


Suen, G., Teiling, C., Li, L., Holt, C., Abouheif, E., Bornberg-Bauer, E., Bouffard, P., Caldera, E., Cash, E., Cavanaugh, A., Denas, O., Elhaik, E., Favé, M., Gadau, J., Gibson, J., Graur, D., Grubbs, K., Hagen, D., Harkins, T., Helmkampf, M., Hu, H., Johnson, B., Kim, J., Marsh, S., Moeller, J., Muñoz-Torres, M., Murphy, M., Naughton, M., Nigam, S., Overson, R., Rajakumar, R., Reese, J., Scott, J., Smith, C., Tao, S., Tsutsui, N., Viljakainen, L., Wissler, L., Yandell, M., Zimmer, F., Taylor, J., Slater, S., Clifton, S., Warren, W., Elsik, C., Smith, C., Weinstock, G., Gerardo, N., & Currie, C. (2011). The Genome Sequence of the Leaf-Cutter Ant Atta cephalotes Reveals Insights into Its Obligate Symbiotic Lifestyle PLoS Genetics, 7 (2) DOI: 10.1371/journal.pgen.1002007

Fonte: Moreno Colaiacovo – www.galileonet.it

Image credit: Hans Hillewaert – Wikimedia Commons

6 thoughts on “Tra formiche e funghi un legame che cambia il DNA

  1. Ciao!
    Innanzitutto, grazie per il tuo blog, ormai da tempo nella barra dei preferiti😉
    Secondo, ogni volta che leggo di fenomeni di co-evoluzione come questo mi entusiasmo davvero tanto! E’ incredibile come due specie così lontane come un fungo ed un insetto riescano ad instaurare dei rapporti così stretti come quello che hai presentato, ad essere tanto interdipendenti l’uno dall’altro fino al punto di non poter sopravvivere in assenza di tale rapporto.
    Forse è una domanda sciocca, ma non pensi che sarebbe ancor di più affascinante scoprire come sia nata questa interdipendenza?

  2. Ciao Alessandro! Grazie a te per i complimenti innanzitutto!
    La tua domanda è tutt’altro che sciocca, anche a me piacerebbe sapere esattamente come siano andate le cose. Forse qualche risposta in più la potremmo trovare in questo articolo del 2008:

    http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2291119/?tool=pubmed

    C’è anche una bellissimo albero filogenetico dove si può vedere come siano esistiti diversi livelli di “agricoltura” nel mondo delle formiche. Le Atta cephalotes si sono evolute alla fine di questo processo (8-12 milioni di anni fa), molto dopo i primi rudimentali sistemi agricoli (50 milioni di anni fa). La coltivazione del fungo ha in un certo senso abbassato la pressione selettiva sulla formica, che quindi ha potuto mutare il proprio genoma in alcuni geni del metabolismo senza pagarne le conseguenze. Tuttavia, essendoci comunque in atto una coevoluzione la faccenda è sicuramente molto più complessa!

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