Essas formigas conseguem encolher e expandir seus cérebros

Estudos recentes sobre as formigas-saltadoras-de-jerdon mostram que elas podem passar por mudanças drásticas reversíveis nunca antes observadas em insetos.

Publicado 27 de abr. de 2021 07:00 BRT
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Quando a rainha de uma colônia morre, formigas-saltadoras-de-jerdon fazem competições para decidir qual será a nova líder. A vencedora passa por mudanças corporais incomuns, como o encolhimento reversível do cérebro.

Foto de Clint Penick

Na maioria das colônias de formigas, há uma hierarquia bem simples: uma única formiga, a rainha, põe todos os ovos, e formigas operárias divididas em um sistema de castas cuidam do resto: procuram comida, cuidam dos filhotes, vão à guerra, e assim por diante. Apenas os machos e as rainhas podem se reproduzir, e o resto das formigas é estéril. Se a formiga-rainha morrer, a colônia geralmente morre com ela.

No entanto, o sistema é diferente para as formigas-saltadoras-de-jerdon, uma espécie com mandíbulas que parecem pinças e olhos grandes e pretos, encontradas em florestas ao longo da costa oeste da Índia. Nessas colônias, se a formiga-rainha morre, as operárias fazem competições estranhas, em que a vencedora se torna a monarca — e capaz de produzir ovos.  Os ovários da formiga triunfante expandem e o cérebro encolhe até 25% do seu tamanho original.

Porém, novos estudos mostram que essas novas formigas-rainha podem ser retiradas da posição e retornarem à função de operárias. Isso faz com que seus ovários encolham novamente, e o cérebro volte a crescer, um feito extraordinário, cuja ocorrência em insetos até então era desconhecida.

“No mundo animal, esse nível de plasticidade — especificamente a plasticidade reversível — é muito único”, explica Clint Penick, principal autor do estudo que documenta essa descoberta, publicado recentemente na revista científica Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.

Jogo das formigas 

Penick, professor assistente de ecologia, evolução e biologia na Universidade Estadual de Kennesaw, na Geórgia, estuda as formigas-saltadoras-de-jerdon, conhecidas como Harpegnathos saltator, há anos. Quando as formigas-operárias passam a ter capacidade reprodutiva como a formiga-rainha, cientistas passam a chamá-las de gamergates (não confundir com a campanha on-line contra o assédio no mercado de jogos de videogames). O termo gamergate vem da expressão grega “operário casado” e foi cunhado na década de 1980.

Todos os membros da espécie H. saltator podem se reproduzir, mas isso só ocorre quando o indivíduo vence uma série prolongada de competições de dominação que acontece quando uma formiga-rainha morre.  Como se estivessem em um minúsculo torneio de justa, as formigas se enfrentam, dando golpes umas nas outras com suas antenas.

Metade da colônia pode participar dessas competições, que duram até 40 dias, e todas as formigas, exceto pela única vencedora, continuarão sendo operárias.

Comportamentos complexos usados para exercer a dominância são conhecidos em outros insetos; as vespas-rainha, por exemplo, competem pela habilidade de produzir filhotes, relata Rachelle Adams, que estuda evolução de formigas e ecologia química na Universidade Estadual de Ohio. Mas, “no caso das formigas, são as operárias que estão lutando pelo papel de reprodutora, o que é muito interessante”.

Quando uma gamergate assume a posição de rainha, ela passa por muitas mudanças internas. A mais notável delas é que o cérebro encolhe o equivalente a um quarto do seu tamanho, “o que é uma perda enorme de massa cerebral”, explica Penick. Os pesquisadores também descobriram que essas formigas que se tornam rainhas param de produzir veneno e mudam padrões de comportamento, escondendo-se de intrusos e interrompendo práticas de caça.

Para aprender mais sobre a plasticidade do cérebro das formigas e verificar se as mudanças poderiam ser reversíveis, Penick e outros estudiosos escolheram 60 gamergates e as pintaram de cores específicas para distingui-las do restante da colônia. Metade das formigas foi escolhida aleatoriamente e colocada em isolamento por algumas semanas. As outras 30 serviram como grupo de controle. O isolamento pareceu reduzir a fertilidade das formigas que se tornaram rainhas, e quando elas foram levadas de volta à colônia, foram imediatamente detidas pelas outras operárias.

Penick explica que isso é chamado de “policiamento”, e que os pesquisadores acreditam que essa é a maneira que as formigas têm para evitar um excesso de membros reprodutivos dentro das colônias. Se uma formiga que se tornou reprodutora e tem ovários parcialmente desenvolvidos for detectada, outras operárias a morderão e imobilizarão a formiga por horas, ou até mesmo dias, ainda que sem causar danos ao corpo. “É como aprisionar a formiga”, compara Penick.

A teoria dos cientistas é que o estresse dessa situação provoca uma série de mudanças químicas que fazem com que as gamegaters voltem a ser operárias, processo que dura em torno de um dia.

“Quando as sacrificamos e analisamos seus cérebros, descobrimos que cada característica foi revertida completamente”, relata Penick. “Os ovários encolheram, a produção de veneno voltou… e os cérebros voltaram ao tamanho original”.

‘Algo completamente diferente’

Mudanças significativas no tamanho e na complexidade do cérebro já foram observadas em outras espécies, como no esquilo-terrestre que hiberna e em algumas aves. Por exemplo, o tico-tico de coroa branca produz cerca de 68 mil novos neurônios durante o início da temporada de reprodução, para ajudá-los a aprender novas maneiras de acasalamento. Um número equivalente de neurônios morre durante o inverno do Hemisfério Norte, quando a comida é escassa. Quando a primavera começa novamente, o ciclo se repete. Mas em se tratando de insetos, esse fenômeno é novo.

“Há muitos insetos cuja plasticidade para todas essas características foi documentada — mas eu não conhecia nenhum com esse nível de plasticidade reversível”, relata Emilie Snell-Rood, bióloga evolutiva da Universidade de Minnesota. “Muitos insetos que vivem em sociedade demonstram mudanças em certas regiões do cérebro, à medida que sofrem transições entre diferentes fases da vida de operários, ou quando param de procurar alimentos e começam a se comportar como rainhas. Mas mudar o padrão cerebral, e depois voltar ao que era antes é algo completamente diferente”.

Adams conta que esses tipos de mudanças cerebrais reversíveis talvez não sejam tão raras quanto imaginamos — nós é que ainda não as conhecemos. “Eu não me surpreenderia se descobríssemos mais casos como esse”, ela afirma.

Ela sugere a observação de espécies de formigas que podem ter mais de uma rainha, como a formiga da espécie Iridomyrmex purpureus. Quando as rainhas têm uma divisão de trabalho em que algumas permanecem na colônia e as outras saem para procurar alimento, isso pode resultar em uma diferença no tamanho cerebral corresponde à função que cada uma exerce, explica Adams.

Quanto mais a questão da plasticidade reversível é analisada em todas as espécies, mais implicações ela pode trazer ao entendimento do cérebro humano. “Bem lá no fundo podem existir insights que nos ajudem a entender como o cérebro humano se desenvolve”, afirma Penick.

Por exemplo, uma pesquisa desse tipo poderia ensinar os cientistas sobre os genes relacionados à plasticidade neural e como eles funcionam.

“Alguns podem se questionar: ‘por que estudar essa espécie aleatória de formigas?’. Mas, ao longo do tempo de evolução, elas podem ter se deparado com algum mecanismo fascinante de plasticidade neural”, afirma Snell-Rood. “Acredito que temos muito a aprender com as adaptações neurais fascinantes de outros animais.”

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