As formigas são insetos extraordinários, conhecidos pela sua força e organização. E os cientistas descobriram recentemente que elas possuem um impressionante e complexo sistema de comunicação.
Um estudo publicado na revista Cell explora como certas feromonios de sinalização de perigo - os marcadores olfativos emitidos pelas formigas para se comunicarem entre si - ativam uma parte específica do cérebro das formigas e podem mudar o comportamento de todo um ninho.
"Os humanos não são os únicos animais com sociedades e sistemas de comunicação complexos", explica o autor principal, Taylor Hart, da Universidade Rockefeller (EUA). "As formigas desenvolveram sistemas olfativos extremamente complexos em comparação com outros insetos, o que lhes permite comunicar-se usando muitos tipos diferentes de feromônios que podem significar coisas diferentes".
Novas pesquisas sugerem que as formigas têm seu próprio tipo de centro de comunicação no cérebro, semelhante ao dos humanos. Assim, elas podem interpretar as feromônios de alarme, ou “sinais de perigo”, de outras formigas.
Parece haver um centro sensorial no cérebro das formigas para onde todas as feromonas de alarme chegam, induzindo o pânico.
— Daniel Kronauer, autor correspondente do Laboratório de Evolução Social e Comportamento da Universidade Rockefeller dos EUA.
Esta seção do seu cérebro pode ser mais avançada do que a de outros insetos, como as abelhas melíferas, que, de acordo com trabalhos anteriores, dependem de muitas partes diferentes do seu cérebro para se coordenarem em resposta a um único feromonio.
Os investigadores utilizaram uma proteína modificada chamada GCaMP para escanear a atividade cerebral de formigas clonais expostas a sinais de perigo. A GCaMP funciona ao ligar-se aos íons de cálcio, que são ativados pela atividade cerebral, e o composto químico fluorescente resultante pode ser visto através de microscópios adaptados de alta resolução.
Ao realizar os escaneamentos, os pesquisadores observaram que apenas uma pequena seção do cérebro das formigas se iluminava em resposta aos sinais de perigo, mas mesmo assim, os insetos mostravam comportamentos imediatos e complexos em resposta. Estes comportamentos foram denominados “respostas de pânico” porque envolvem ações como fugir, evacuar o ninho e transportar suas crias do ninho para um lugar mais seguro.
Uma vez que os pesquisadores entendam melhor as diferenças neurais entre castas, sexos e funções, eles poderão saber como os diferentes cérebros das formigas processam as mesmas sinais.
"Estamos estudando a divisão do trabalho. Por que indivíduos geneticamente iguais assumem tarefas diferentes na colônia? Como funciona esta divisão do trabalho?", concluiu Daniel Kronauer, do Laboratório de Evolução Social e Comportamento da Universidade Rockefeller.
Dez mil
Existem várias espécies de formigas no mundo.
Coluna
Daniel Kronauer, autor correspondente no Laboratório de Evolução Social e Comportamento, Universidade Rockefeller, EUA.
As formigas são sociais por excelência e vivem em sociedades complexas onde a comunicação é primordial. Há mais de 50 anos que sabemos que as formigas se comunicam através de sinais químicos chamados feromônios ou feronomas. Mas sabia-se muito pouco sobre como os feromônios são percebidos e processados no cérebro das formigas. Parecia uma questão importante se quiséssemos entender como as sociedades de formigas são organizadas, então decidimos abordá-la.
A diferença dos humanos, que se comunicam através da linguagem falada, as formigas fazem isso através de feromônios. Diferentes feromônios são produzidos em diferentes glândulas exocrinas e são liberados no ambiente de acordo com o contexto. Por exemplo, quando uma formiga sente perigo, ela libera feromônios de alarme a partir da glândula mandibular de sua cabeça. Outras formigas da colônia sentem esse sinal e ficam alarmadas: pegam suas crias imaturas e evacuam o ninho. Assim, a colônia pode evitar o ataque de um predador, por exemplo. Mas as formigas têm muitos outros feromônios que transmitem outras mensagens.
Taylor Hart, autor principal do estudo da Universidade Rockefeller, EUA
Qual é a eficácia da comunicação das formigas em comparação com a dos humanos e outros animais?
A comunicação das formigas funciona de forma muito diferente da dos humanos, mas ambos os sistemas são bastante eficazes e eficientes, pois tanto as formigas como os humanos vivem em sociedades bem organizadas, frequentemente com grandes populações (algumas espécies de formigas têm populações de milhões). Uma diferença importante é que a linguagem humana pode ser simbólica, na qual usamos sons arbitrários que só significam algo porque todos concordamos no que significam. A linguagem simbólica é extremamente flexível e permite aos humanos inventar novas palavras para novos conceitos. As formigas não têm isso, considera-se que as feromonas estão essencialmente ligadas. A mesma feromona sempre significa a mesma coisa para as formigas: por exemplo, as feromonas de alarme significam “há perigo por perto”. As feromonas de rastro geralmente significam “por aqui se chega à comida” ou “mantenha-se neste caminho”. As feromonas da rainha significam “há uma rainha presente”. Não há tanta ambiguidade no significado. Para comunicar coisas novas, as formigas têm que desenvolver novos tipos de feromonas e sistemas de detecção de feromonas, o que é muito mais lento, uma vez que ocorre ao longo do tempo evolutivo.
Centro de comunicação está relacionada ao olfato
Dado que as formigas se comunicam por meio de feromonas, seus centros de comunicação estão diretamente relacionados ao olfato. A maior parte do sentido de olfato das formigas vem de suas antenas, onde se encontram as neurônios sensoriais olfativas. Esses neurônios estão conectados a uma parte do cérebro chamada lobo antenal, que processa os estímulos olfativos. O lobo antenal é uma grande parte do cérebro das formigas e é composto por centenas de pequenos subcompartimentos chamados glomérulos, cada um com uma sensibilidade diferente aos odores. Diferentes odores ativam diferentes combinações de glomérulos, e essa informação informa à formiga o que está cheirando. Em nosso estudo, examinamos pela primeira vez as respostas de todos os glomérulos ao mesmo tempo. Isso nos permitiu encontrar todos os subcompartimentos cerebrais que respondiam a determinados odores.
Para obter imagens da atividade cerebral das formigas, tivemos que tornar visíveis de alguma forma suas células. Para isso, fabricamos formigas geneticamente modificadas, nas quais foi inserido um gene sintético. Para isso, injetamos milhares de ovos de formiga com o gene sintético e algumas substâncias químicas chamadas transposons que deslocam o DNA. Depois criamos as formigas geneticamente modificadas e as usamos para experimentos. Basicamente, o gene inserido faz com que um tipo específico de célula produza proteínas que se tornam fluorescentes durante a atividade neuronal. Projetamos o gene para que se expressasse nas células que nos interessam, as células sensoriais olfativas que se conectam ao lobo antenal do cérebro. Em seguida, fazemos uma pequena abertura na cabeça da formiga e usamos um microscópio de varredura a laser para escanear o cérebro em busca de fluorescência. Estimulamos a formiga com odores e registramos quais partes do cérebro se tornam fluorescentes.
Para este estudo, nos concentramos nas feromonas de alarme, as sinais químicas de perigo. Descobrimos que, em cada formiga, um pequeno número de glomérulos responde muito intensamente a estas sinais de perigo (cerca de 1% do total de glomérulos). Encontramos uma pequena parte do cérebro, potencialmente especializada, que detecta e processa estas sinais. Isso poderia significar que o lóbulo antenal das formigas está organizado em muitas sub-regiões diferentes, cada uma com sua própria especialidade, que respondem a feromonas diferentes. Precisamos fazer mais experimentos para ver se isso é verdade. Agora também podemos observar como as respostas às feromonas diferem entre as diferentes formigas. Por exemplo, as formigas dividem seu trabalho, como os humanos, e uma possível explicação é que diferentes formigas são mais sensíveis e estão melhor sintonizadas com diferentes tipos de feromonas.