Hormigas del suelo: Inmunidad Social, Inmunidad Colectiva y estrategias de supervivencia ante la escasez de alimentos

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En cuestiones de sostenibilidad, cooperación, lucha contra las enfermedades  y estrategias alimentarias, los insectos sociales del suelo, de los cuales muchas especies también son consideradas ingenieros del suelo, ofrecen a los humanos lecciones que no terminamos de estudiar ni aprender. Ya os hemos hablado en numerosos post de las asombrosas enseñanzas de estos ingenieros del suelo, de los cuales los sociales aportan enseñanzas más provechosas debido a la inteligencia distributiva de la mayoría de sus colonias. Su comportamiento colectivo no deja de ser eso que llamamos inteligencia distributiva en otros ámbitos del saber. Entre estos seres, las hormigas y las termitas imparten conferencias magistrales. Ya os hemos aportado numerosos contenidos al respecto que se encuentran almacenados en nuestra categoría “Biología y Ecología del Suelo”.

Hoy os presentamos dos nuevos ejemplos, extraídos de indagaciones recientes: Las hormigas coloradas u hormigas de fuego (Solenopsis), nos aportan una estrategia contra las enfermedades que combina la inmunidad social y la individual. Y con tal motivo, utilizan justamente un veneno con el que se defienden contra los riesgos que les acechan otros enemigos, pero que para ellas resulta ser un antibiótico de amplio expectro. La primera noticia que os ofrecemos hoy: “Compartir es cuidar con veneno de hormiga de fuego”. Por su parte, Linepithema humile (especie invasora y muy perjudicial para la agricultura) muestra una contra-intuitiva, aunque lógica estrategia de alimentación de sus colonias, como podréis leer en la segunda noticia: “Las hormigas argentinas harán cualquier cosa por el azúcar, pero no lo harán”.

No voy a añadir más comentarios, dado que lo redactado por sus respectivos autores, “en general”, pueden leerse sin tener aunque hacer mayores observaciones ni matizaciones, al menos para un profano en la materia como yo.   

En estos momentos en los que la humanidad acaba de sufrir una dramática pandemia, imagínense si nuestros arsenales farmacológicos corporales sirvieran para inmunizarnos individual y colectivamente contra el patógeno que nos aflige. ¡Cuántas “tragedias individuales y crisis colectivas” nos habríamos ahorrado!, ¿verdad? Obviamente no se trata de imitar sus acciones y estrategias al pie de la letra, sino bioinspirarse (vocablo de moda que se usa actualmente en muchas materias del conocimiento científico y tecnológico) ante nuestros problemas tragedias y conflictos.

Juan José Ibáñez

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Compartir es cuidar con veneno de hormiga de fuego

por Jessica Ryan, Departamento de Agricultura de los Estados Unidos

El veneno se asocia con ser dañino, pero las hormigas rojas importadas están usando su veneno por sus beneficios medicinales al compartir la sustancia tóxica con sus compañeros de nido, según un estudio publicado en el Journal of Insect Physiology.

Científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) de la Unidad de Investigación de Control Biológico de Plagas y la Unidad de Investigación de Manejo de Insectos del Sur en Stoneville, Mississippi, descubrieron una nueva forma en que las hormigas de fuego usan su veneno para prevenir enfermedades en sus colonias.

«El veneno funciona como un antibiótico de amplio espectro y juega un papel importante en la comunidad social de hormigas de fuego al suprimir el crecimiento de patógenos«, dijo Jian Chen, entomólogo investigador de la Unidad de Investigación de Control Biológico de Plagas.

Para las hormigas de fuego, el veneno tiene diferentes funciones. Las hormigas de fuego usan picaduras venenosas contra los intrusos e inmovilizan a sus presas. Las hormigas de fuego también aprovechan las propiedades antimicrobianas de su veneno en el control de enfermedades al usarlo como desinfectante de superficies externas. Las hormigas forrajeras entran en contacto con varios patógenos en el medio ambiente. Estos patógenos amenazan a las hormigas, especialmente cuando comparten comida con sus compañeros de nido.

«Una forma de reducir la exposición a la infección a través de los alimentos es distribuir antibióticos en el sistema digestivo de todas las hormigas individuales«, dijo Chen. «El veneno es un antibiótico interno en los sistemas digestivos de las hormigas de fuego«.

Para usar el veneno como antibiótico interno, las hormigas de fuego lo comparten alimentando con la sustancia a sus compañeros de nido, incluidas las larvas y los adultos. En el estudio, los investigadores encontraron compuestos orgánicos nitrogenados de veneno, conocidos como alcaloides, en cultivos e intestinos medios de larvas. Este hallazgo indica que la trofalaxis, la transferencia de alimentos de boca a boca o boca a ano, debe estar involucrada en la transferencia de veneno ya que las larvas no producen alcaloides y dependen de las hormigas obreras para ser alimentadas.

Según Chen, las larvas sirven como un «estómago comunal» para la colonia y son las más vulnerables a la infección. Para mantener vivas las colonias, las hormigas de fuego deben proteger a las larvas.

Los investigadores también encontraron que las hembras alates (hormigas aladas) arrojan sus alas después de un vuelo de apareamiento, excavan en el suelo y comienzan nuevas colonias. La nueva reina luego proporciona alcaloides de veneno a su primer lote de larvas en la colonia. Luego emergen las obreras mínimas (el primer lote de obreras en una colonia de hormigas de fuego) y luego asumen el papel de proporcionar veneno a las larvas en la colonia. Las minutosas obreras eventualmente mueren, y las hormigas obreras normales se convierten en donantes de veneno de la colonia. Por lo tanto, el intercambio de veneno ocurre en cada etapa del desarrollo de la colonia.

Como insecto social, además de la inmunidad individual, las hormigas de fuego han desarrollado inmunidad social basada en la interacción entre compañeros de nido. Este estudio indica que compartir veneno mediante la alimentación puede ser un componente esencial del fuego y la inmunidad social. Esta investigación ayudará a los científicos a comprender mejor las formas en que las hormigas trabajan juntas para evitar epidemias.

Más información: Jian Chen et al, Las hormigas de fuego alimentan a sus compañeros de nido con su propio veneno, Journal of Insect Physiology (2022). DOI: 10.1016/j.jinsphys.2022.104437

Proporcionado por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos 

Las hormigas argentinas harán cualquier cosa por el azúcar, pero no lo harán

Y vER TAMBIEN ESTA NOTA DE RENSA:

Las hormigas argentinas son precavidas incluso cuando están hambrientas

por Holly Ober, Universidad de California, Los Ángeles

Puede parecer de sentido común que un animal hambriento es más propenso a tomar riesgos peligrosos para obtener comida que uno con la barriga llena. Pero una nueva investigación de UCLA muestra que los grupos de hormigas argentinas, que se alimentan audazmente cuando están bien alimentadas, ejercen mucha más precaución cuando se les ha privado de carbohidratos y los riesgos de los competidores son altos.

Esta estrategia de forrajeo contraintuitiva podría contribuir al éxito de estos insectos, conocidos como Linepithema humile, una especie invasora que desplaza a las poblaciones de hormigas nativas en California y en otros lugares y se ha convertido en una plaga agrícola significativa, dijeron los investigadores.

Sus hallazgos, publicados en la revista Current Zoology, sugieren que la falta de voluntad de las hormigas argentinas para exponerse al peligro cuando se debilitan por el hambre podría darles una ventaja competitiva sobre otras especies al ayudar a preservar las capacidades de alimentación de sus colonias.

«Si bien no buscar alimento puede conducir a una reducción en las tiendas de alimentos cuando esas tiendas ya son bajas, buscar comida en un ambiente de alto riesgo expone a la colonia a la pérdida potencial de recolectores«, dijo la autora principal del estudio, Noa Pinter-Wollman, profesora de ecología y biología evolutiva de UCLA. «Por lo tanto, la reducción del forrajeo podría interpretarse como que los recolectores individuales no toman riesgos innecesarios».

Para apoyar los requisitos energéticos de la vida diaria, todas las hormigas requieren carbohidratos, que obtienen de una variedad de fuentes vegetales y animales. También necesitan proteínas, que generalmente obtienen de animales muertos, para nutrir a sus crías larvales. Las colonias de hormigas ajustan sus estrategias de alimentación de acuerdo con la disponibilidad de estas fuentes de alimento, la presencia de especies de hormigas competidoras y la amenaza de depredadores u otros peligros. Las hormigas bien alimentadas buscarán carbohidratos incluso en presencia de otras especies de hormigas o señales de peligro.

El primer autor Bryce Barbee, quien realizó la investigación como estudiante universitario de UCLA, esperaba que privar a las hormigas argentinas de carbohidratos o proteínas solo aumentaría su disposición a buscar esos alimentos en entornos de alto riesgo porque tenían poco que perder y mucho que ganar.

Junto con Pinter-Wollman, Barbee diseñó una serie de experimentos de laboratorio que implicaban alimentar a las hormigas normalmente, privándolas de carbohidratos o proteínas, y privándolas de ambos, y luego permitiéndoles alimentarse como lo harían normalmente en entornos de bajo o alto riesgo.

Los investigadores crearon la impresión de ambientes de alto riesgo con ácido fórmico, un marcador químico producido por las hormigas, para señalar la presencia de competidores.

Cuando el riesgo era bajo, las hormigas hambrientas buscaban más vigorosamente el alimento del que habían sido privadas. Pero cuando el riesgo era alto, las hormigas hambrientas sorprendieron a los investigadores al volverse más cautelosas, no menos, en sus estrategias de alimentación.

Tanto en escenarios de forrajeo de alto como de bajo riesgo, las hormigas estaban más dispuestas a buscar carbohidratos que proteínas, que solo necesitan para criar a su cría. Dado que no había huevos o pupas presentes en las colonias de laboratorio, este hallazgo podría no ser sorprendente, pero también podría indicar que las hormigas hambrientas ponen sus propias necesidades energéticas por delante de la crianza de la descendencia, dijeron los investigadores.

Los científicos que estudian el comportamiento animal han avanzado dos ideas para explicar las estrategias de alimentación. El primero, conocido como el principio de protección de activos, sostiene que los animales hambrientos tienen menos que perder que los animales saciados y, por lo tanto, se comportarán de manera más asertiva para obtener comida. La segunda, la hipótesis de seguridad dependiente del estado, sostiene que los animales en buenas condiciones tienen más probabilidades de correr riesgos porque tienen más probabilidades de sobrevivir a los peligros que encuentran.

«Nuestro trabajo mantuvo la hipótesis de seguridad dependiente del estado, pero no el principio de protección de activos«, dijo Barbee, ahora estudiante de doctorado en UC Santa Bárbara. «Los hallazgos sugieren que factores como el nivel de actividad y los costos energéticos de la inanición son importantes para las decisiones de búsqueda de hormigas argentinas».

El trabajo apunta hacia una vía de investigación que podría conducir a mejores esfuerzos para controlar la propagación de las hormigas argentinas y mitigar su impacto perjudicial en la agricultura, dijeron los investigadores.

Más información: Bryce Barbee et al, Las necesidades nutricionales y el riesgo de mortalidad se combinan para dar forma a las decisiones de forrajeo en hormigas, Current Zoology (2022). DOI: 10.1093/cz/zoac089