Una nuova ricerca ha evidenziato evidenzia come l’impatto di un asteroide che pose fine ai dinosauri contribuì a far nascere la relazione mutualistica tra formiche e funghi, segnando una prima forma di agricoltura, molto prima che gli esseri umani iniziassero a coltivare.
La relazione mutualistica tra formiche e funghi è nata dopo l’impatto con un asteroide
L’impatto dell’asteroide che uccise i dinosauri 66 milioni di anni fa potrebbe aver portato a una straordinaria relazione reciprocamente vantaggiosa tra funghi e la formica. L’ambiente di scarsa illuminazione causato dall’impatto ha creato condizioni favorevoli alla diffusione di funghi che si nutrono di materia organica, che era abbondante all’epoca in cui piante e animali morivano a frotte.
Secondo un nuovo studio pubblicato su Science, questa era l’occasione perfetta per l’antenato di un gruppo di formiche di iniziare a coltivare questi microrganismi.
“L’origine delle formiche che coltivano funghi era relativamente ben compresa, ma mancava una cronologia più precisa per questi microrganismi. Il lavoro fornisce il più piccolo margine di errore fino ad oggi per l’emergere di questi ceppi fungini, che in precedenza si pensava fossero più recenti”, spiega André Rodrigues, professore presso l’Institute of Biosciences della São Paulo State University (IB-UNESP) a Rio Claro, in Brasile, e uno degli autori del documento.
Il ricercatore coordina il progetto “Ricerca collaborativa: Dimensioni USA-San Paolo: integrazione di filogenesi, genetica ed ecologia chimica per svelare l’intricata banca della simbiosi multipartita tra formiche che coltivano funghi”, sostenuto da FAPESP attraverso il suo Programma di ricerca sulla caratterizzazione della biodiversità, conservazione, ripristino e uso sostenibile ( BIOTA ), in collaborazione con la National Science Foundation (NSF) degli Stati Uniti.
La datazione è stata resa possibile analizzando i cosiddetti elementi ultraconservati (UCE) dei genomi di 475 specie fungine coltivate dalle formiche e raccolte da diverse parti delle Americhe. Gli UCE sono regioni che rimangono nel genoma durante l’evoluzione di un gruppo, derivate dai suoi antenati più antichi.
“In questo caso, eravamo interessati alle regioni vicine a questi elementi. Esse mostrano le differenze più recenti tra le specie e ci consentono di tracciare una linea evolutiva abbastanza accurata”, aggiunge Pepijn Wilhelmus Kooij, ricercatore presso l’IB-UNESP supportato da FAPESP e anche coautore del lavoro.
Utilizzando questo metodo, è stato possibile stabilire l’emersione quasi simultanea di due distinte linee fungine dallo stesso antenato delle attuali formiche tagliafoglie (un gruppo noto come Attini), 66 milioni di anni fa.
Gli esperti del mutualismo tra funghi e formiche sostengono da tempo che l’inizio di questa relazione segna la nascita dell’agricoltura, decine di milioni di anni prima che gli esseri umani iniziassero ad addomesticare le piante, appena 12.000 anni fa.
Lo studio ha anche rivelato l’emergere di un antenato dei funghi corallini, un secondo gruppo che ha iniziato a essere coltivato dalle formiche 21 milioni di anni fa. Il fungo prende il nome dal fatto che forma strutture che assomigliano a colonie in miniatura di corallo marino.
I risultati supportano l’ipotesi che i funghi avessero già subito un pre-adattamento prima di essere coltivati dalle formiche. È probabile, sottolineano gli autori, che l’antenato del gruppo delle formiche tagliafoglie vivesse vicino ai funghi, o all’interno delle colonie o addirittura raccogliendoli di tanto in tanto per nutrirsi di loro o dei loro prodotti.
“I funghi non erano una parte essenziale della dieta delle formiche. La pressione esercitata dall’impatto del meteorite potrebbe aver trasformato questa relazione in un mutualismo obbligatorio, in cui questi funghi arrivano a dipendere dalle formiche per il cibo e la riproduzione, mentre allo stesso tempo le formiche dipendono esclusivamente dai funghi come fonte di cibo”, contestualizza Rodrigues.
Oggi, quattro diversi gruppi di formiche coltivano quattro tipi di funghi. In alcuni casi, gli insetti alterano persino la crescita del prodotto coltivato in modo che fornisca determinati nutrienti.
“Quando li coltiviamo in laboratorio, i funghi assumono la forma prevista di ife. Tuttavia, all’interno della colonia, uno di questi tipi di ife si gonfia e forma strutture simili a grappoli d’uva, ricchi di zuccheri. Non sappiamo ancora come le formiche facciano questo”, afferma Kooij.
Per Mauricio Bacci Junior, professore presso l’IB-UNESP e coautore dello studio, l’origine della coltivazione dei funghi causata da un asteroide probabilmente indica un adattamento alla carenza nutrizionale che affliggeva le formiche in quel periodo.
Con l’abbondanza di funghi che si diffondevano in quella che oggi è l’America e con la riduzione delle fonti di cibo, quelli che avevano già una possibile relazione con le formiche finirono per rivelarsi più utili una volta coltivati.
“Per nutrirsi, il fungo decompone la materia organica trasportata dalle formiche. A sua volta, la formica consuma sostanze prodotte dal fungo che non potrebbe ottenere da nessun’altra fonte. È come se il fungo fosse lo stomaco esterno dell’insetto”, paragona il ricercatore, che è vicedirettore del Center for Research on Biodiversity Dynamics and Climate Change ( CBioClima ), uno dei Centri di ricerca, innovazione e divulgazione ( RIDC ) supportati da FAPESP.
Dopo questo evento fondativo, le formiche che coltivano funghi dopo l’impatto dell’asteroide, che in precedenza vivevano in foreste umide, hanno sperimentato una seconda pressione selettiva con l’espansione del bioma simile alla savana del Cerrado 27 milioni di anni fa. Con aree più aperte e aride, si è verificata una diversificazione di questi insetti agricoli, che ha portato all’origine delle attuali formiche tagliafoglie.
L’impatto con l’asteroide favorì sicuramente anche la diversificazione dei funghi, che divennero più efficienti nel produrre cibo per le formiche e nel decomporre la materia organica.
Tanto che gli enzimi prodotti dai funghi coltivati dalle formiche sono ora oggetto di studio per il loro potenziale biotecnologico nel degradare non solo la materia organica, ma anche altri materiali, tra cui la plastica.