Comunità di formiche come superorganismo

Le colonie di insetti sociali possono raggiungere livelli straordinari di organizzazione collettiva e viene spesso utilizzato il termine superorganismo per definirle. Questo è rilevante in termini evolutivi visto che alcune società di insetti possono essere considerate come singole unità di selezione, ma anche in termini fisiologici. Questo perchè alcune colonie sociali presentano polimorfismo di casta, che rispecchia la specializzazione degli individui, identificabili come cellule di un unico organismo. Il comportamento collettivo può conferire vantaggi specifici in risposta a minacce come la predazione. Negli organismi singoli, la pressione antagonista ha effetti diversi a seconda della localizzazione dell'attacco. Questo è esemplificato dal girino della specie Xenopus, che, quando viene toccato sulla coda, si muove in direzione opposta allo stimolo, ma, quando viene toccato sulla testa, nuota via in una direzione casuale. 
Semplici ma specifici comportamenti come questo sono efficaci per mitigare i rischi per l'individuo, e come tali, possono essere vantaggiosi per le colonie di insetti sociali nel reagire in modo differente ad analoghe strategie di predazione.

Strategie difensive. L'uso di feromoni di allarme da parte delle formiche è ben documentato. Alcune specie impiegano insieme gli allarmi aggressività, che permette di allertare i compagni della colonia verso la presenza di potenziali intrusi, e panico: serve per facilitare l'elusione o l'evacuazione di fronte a un nemico che non può essere fronteggiato. Un'altra strategia osservata nelle formiche Oecophylla longinoda, coinvolge sia segnali chimici che fisici; il feromone di allarme eccita gli individui più grandi nell'attacco di un predatore, stimolando quelli di dimensioni minori a rimanere all'interno del nido. Questi ultimi lo difenderanno solo in caso di estrema necessità. Tali esempi dimostrano la complessità delle reazioni a livello di colonia nei confronti della predazione. Tali strategie fanno uso di segnali chimici piuttosto che tattili e spesso suscitano risposte dipendenti dalla vicinanza o meno dalla fonte di emissione chimica. Per capire meglio come gli insetti sociali reagiscono ai diversi tipi di predazione, può essere vantaggioso a fini scientifici osservare una specie dove può essa può essere simulata in punti diversi all'interno della colonia.

Un caso particolare. La formica Temnothorax albipennis fornisce un modello adatto, visto come i singoli individui possono essere rimossi dalle diverse parti della colonia, consentendo la valutazione sperimentale di varie forme di perturbazione. Il genere presenta un'organizzazione spaziale dei lavoratori fortemente legata al loro ruolo. È quindi possibile indirizzare e manipolare individui di cui si conoscono i compiti. La specie migra sempre verso nidi di qualità migliore, anche se il loro nido corrente è intatto, nelle cosiddette migrazioni move-to-improve. Il processo di migrazione fornisce uno strumento unico con cui valutare le risposte della colonia.

Ci sono prove che suggeriscono che le formiche di questa specie sono in grado di monitorare il rischio di mortalità al di fuori del nido. È stato osservato che se degli esploratori escono dal nido, il tempo di uscita dei successivi rallenta in base al tempo di ritorno dei primi. Riescono quindi, in qualche modo, a percepire il fallimento delle prime avanguardie. Questo processo è reso possibile attraverso la struttura spaziale della forza lavoro. Gli individui inclini a lasciare il nido, per esempio, hanno una sorta di fedeltà spaziali alle zone vicine all'ingresso, e sono quindi in grado di monitorare il traffico in entrata e in uscita. Un recente studio su una specie simile; Temnothorax rugatulus, ha scoperto che durante le migrazioni, le formiche rispondono in modo diverso al feromone di allarme 2, 5-dimetilpirazina (DMP) in relazione al contesto in cui viene percepito. Tenendo conto di ciò, sembra probabile che T. albipennis possa sfruttare il contesto per plasmare le risposte della colonia a una minaccia.

Un recente studio ha sottoposto le formiche a diversi scenari di predazione. Sono stati valutati gli effetti sul tasso di migrazione e sulla scelta finale del nuovo nido. Sono stati sottratti individui dalle zone periferiche di una colonia e da quelle più centrali, simulando una predazione in differenti aree del formicaio. Sono stati confrontati questi scenari a una migrazione di emergenza, in cui il nido originale viene distrutto, e a un trattamento di controllo, in cui non vengono rimosse formiche.

Le conclusioni. Il tasso di migrazione è ridotto nel caso di predazione periferica, e aumenta se l'aggressione interessa le zone centrali del nido. Quando il nido viene distrutto il tasso di migrazione totale è superiore alle altre tesi.

Questo dimostra che le colonie reagiscono differentemente, ma in modo coordinato, ai due differenti tipi di predazione, supportando la validità del concetto di superorganismo. L'intera società reagisce come farebbe un'entità unica in risposta agli attacchi a diverse parti del suo corpo. L'implicazione è che una reazione collettiva e localizzata che avvengono in contemporanea, è la chiave per evitare ulteriori danni, allo stesso modo in cui il sistema nervoso degli individui reagisce danni localizzati.