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La farfalla che si finge formica: l’incredibile caso di Maculinea

Farfalla Maculinea arion.

Alcuni organismi viventi sviluppano strategie di sopravvivenza che a noi appaiono davvero sorprendenti. Un caso di questo tipo è rappresentato dalla farfalla del genere Maculinea, che fa parte di un complesso sistema di interazioni che include piante di Origanum vulgare e formiche del genere Myrmica.

Gli studi condotti da anni da ricercatori del dipartimento di Scienze della Vita e Biologia dei Sistemi dell’Università di Torino, in collaborazione con l’Università di Copenhagen e il Dipartimento di Zoologia dell’Università di Oxford, hanno condotto e tutt’ora continuano a condurre ad importanti scoperte riguardo questo intricata rete di interazioni specie-specifiche.

Formica del genere Myrmica.

Per  poter comprendere al meglio questo incredibile sistema multitrofico, è bene partire dal concetto di Mirmecofilia: l’adattamento di un organismo alla vita con le formiche.

Maculinea – La scelta della pianta ospite

L’esemplare femmina di farfalla Maculinea sceglie molto attentamente la pianta di origano su cui deporre le uova, in base alla distanza che la separa dal formicaio di Myrmica.

Ciclo vitale delle farfalla Maculinea in associazione a piante di Origanum vulgare e formiche del genere Myrmica.

La pianta infatti emette sostanze chimiche per difendersi dalle formiche, principalmente il carvacrolo e il timolo. Gli studi, condotti all’interno di terrari, hanno confermato che nelle piante vicino ai formicai è presente infatti un’over-espressione dei geni connessi con la produzione di carvacrolo, come ad esempio la monoterpene synthase TPS2, coinvolta nella sintesi di γ-terpinene, precursore del carvacrolo. Tuttavia, le formiche del genere Myrmica si sono adattate nel tempo ed ora sono in grado ormai di sopravvivere di più alla presenza di questo “insetticida” naturale rispetto ad altre specie di formiche.

Attraverso un elettroantennogramma (elettropolarizzazione delle antenne della farfalla), è stato scoperto che questi componenti volatili emessi dalle piante provocano delle risposte nelle antenne delle farfalle; questa risposta è stata registrata in quantità maggiore per il carvacrolo rispetto a quella per il timolo. Le sostanze volatili permettono quindi alla farfalla di constatare la presenza delle formiche nei pressi della pianta scelta. Questa interazione indiretta tra pianta e formiche, che provoca la reazione metabolica della pianta, viene quindi spiegata da un terzo componente, la farfalla, che agisce unicamente per il proprio interesse.

 

L’ingresso nel formicaio

Una volta scelta una pianta di origano nei pressi di un formicaio, la farfalla depone le uova. Dopo la schiusa, le larve di Maculinea cadono a terra, e vengono direttamente raccolte dalle formiche, che le portano nel proprio formicaio. L’infiltrazione è dunque davvero semplice per le larve di farfalla: come è possibile tutto questo?

Pupe di Maculinea alcon all’interno di un formicaio.

Mimetismo chimico

L’adozione della larva da parte delle formiche è dovuta alla sorprendente capacità di Maculinea di “camuffarsi” e ingannare le formiche, facendosi credere una di loro. Maculinea attua in primo luogo un mimetismo chimico, producendo sia molecole ex novo sia acquisendo passivamente l’odore della colonia (camouflage), sfruttando il riconoscimento intraindividuale tra formiche dovuto alla presenza di idrocarburi cuticolari su ciascuna.

Mimetismo acustico

Inoltre larva e pupa sono anche in grado di realizzare un mimetismo acustico, emettendo stridulazioni molto più simili a quelle delle formiche regine rispetto a quelle delle operaie: in questo modo aumentano le attenzioni delle formiche nei confronti di Maculinea, che accresce il proprio stato sociale e viene quindi nutrita maggiormente e salvata per prima in caso di pericolo.

Organo stridulatore di Myrmica.

I suoni emessi da Maculinea e da Myrmica, i cui studi sono riportati nell’articolo di Barbero et al, 2009, sono stati registrati con particolari attrezzature, e ne sono state misurate la lunghezza dell’impulso e la frequenza dominante.

Suoni emessi da Myrmica scabrinodis regina (A.) e operaia (B.), e suoni emessi da pupa di Maculinea rebeli (C.).

Gli organi di produzione dei suoni sono stati osservati tramite microscopio elettronico a scansione: l’organo stridulatorio delle formiche Myrmica è situato tra peziolo e postpeziolo, mentre i suoni larvali di Maculinea vengono emanati da piccoli organi situati tra i segmenti 4-5, 5-6, 6-7, oppure da contrazioni muscolari che comprimono l’aria nell’addome

Specie a rischio

Oltre che per lo studio di questo incredibile meccanismo di interazione multitrofica, il genere Maculinea è studiato anche perchè si tratta di un genere in pericolo di estinzione. All’interno della Lista Rossa del IUCNM. alcon e M. teleius sono considerate vulnerabile a livello italiano, M. arion e M. rebeli in uno stato di minor preoccupazione. Così come per tutte le farfalle, il primo metodo per la conservazione è quello di evitare la riforestazione naturale e preservare le aree rurali. Per questo particolare genere è inoltre necessario tener conto dell’altezza della zolla erbosa, che influenza la temperatura del suolo e la presenza delle formiche. La conservazione di queste specie è essenziale per poter continuare a studiare e comprendere a fondo i meccanismi ancora in parte sconosciuti di mirmecofilia di questo caso unico.

Il video della BBC che mostra interamente l’incredibile ciclo della farfalla Maculinea è visibile al seguente link.

Bibliografia:

Bibliografia:

  • Barbero, Francesca, et al. “Acoustical mimicry in a predatory social parasite of ants.” Journal of Experimental Biology 212.24 (2009): 4084-4090.
  • Patricelli, Dario, et al. “To lay or not to lay: oviposition of Maculinea arion in relation to Myrmica ant presence and host plant phenology.” Animal Behaviour 82.4 (2011): 791-799.
  • Patricelli, Dario, et al. “Plant defences against ants provide a pathway to social parasitism in butterflies.” Proc. R. Soc. B. Vol. 282. No. 1811. The Royal Society, 2015.
  • Thomas, Jeremy A., et al. “Corruption of ant acoustical signals by mimetic social parasites: Maculinea butterflies achieve elevated status in host societies by mimicking the acoustics of queen ants.” Communicative & integrative biology 3.2 (2010): 169-171.

Riguardo a Francesca Martelli

Francesca Martelli

Laureata in Scienze Biologiche all’Università degli studi di Torino, ora studentessa del corso di laurea magistrale in Biologia dell’Ambiente, indirizzo in conservazione della biodiversità animale.
Amo la natura e la fotografia; immortalo in uno scatto tutto ciò che mi meraviglia ogni giorno, per portare un po’ di quello stupore anche agli altri: un fiore, un tramonto, una farfalla. Faccio parte di alcuni progetti sui Lepidotteri.

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3 Commenti

  1. Ciao Francesca volevo farti i complimenti per l’articolo che mi ha ispirato un’operazione di collegamento d’Arte e Scienza. Gurada se ti piace. copia il seguente indirizzo nel tuo Browser:

    https://de-materialart.blogspot.it/2017/05/la-farfalla-che-si-finge-formica.html

    • Francesca Martelli
      Francesca Martelli

      Un grande ringraziamento per aver letto ed apprezzato l’articolo, e molti complimenti per la sua opera! Sicuramente l’arte è un altro potente mezzo di comunicazione anche per la divulgazione scientifica, quindi grazie a lei per aver dedicato un’opera a tale argomento!

  2. Ciao Francesca, sono Chiara Martino del corso Ecau. Abbiamo fatto insieme la settimana di campo con il prof. Meregalli 🙂
    Non ho i numeri di telefono di nessuno anche xk non ci sono più nel gruppo di metodi, giustamente, essendo di un altro corso.
    Approfitto a questo punto scrivendoti qui.
    Intanto complimenti per i vari articoli, molto belli ed interessanti; non sapevo facessi anche questo, brava.
    Proprio a proposito di questi ti volevo chiedere gentilmente se puoi indicarmi chi del nostro dipartimento si sia occupato dello studio di questa interazione multitrofica e a questo punto se sai se qualcuno fa studi del genere sugli insetti sociali con particolare riferimento a relazioni predatore-preda con tecniche di mimetismo/camuffamento (es. mirmecomorfismo di alcuni ragni), la coevoluzione parassita-ospite, i particolari meccanismi di difesa/sopravvivenza elaborati in risposta ai cambiamenti ambientali ed alle altre pressioni selettive, l’interazione all’interno delle colonie (fenomeni di collaborazione, altruismo, scambio di segnali, assegnazione di precise mansioni ed osservanza delle gerarchie, etc.) e gli aspetti sensoriali.
    Mi interesserebbe il valore adattativo di questi processi ed il funzionamento di queste convivenze speciali.
    Scusa per aver scritto tanto ma almeno spero di essere riuscita a delineare il tutto il più chiaramente possibile
    Ti ringrazio anticipatamente
    Un caro saluto
    Chiara

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