Formica zombie: come fa il fungo a muoverla se il cervello resta intatto

Il fungo della formica zombie, Ophiocordyceps unilateralis, riesce a guidare il suo ospite senza colonizzarne il cervello: avvolge le fibre muscolari e, secondo l'ipotesi dei ricercatori, agisce sui segnali nervosi. Il team dell'entomologo David P. Hughes della Pennsylvania State University ha documentato questa distribuzione del fungo in uno studio pubblicato nel 2017 sulla rivista Pnas.

Fino a quella ricerca si dava per scontato che il cambio di comportamento della formica passasse da un'invasione del cervello. Nessuno però l'aveva mai verificato davvero.

La storia sembra uscita da "The Last of Us", la serie e il videogioco ispirati proprio a questo gruppo di funghi. In realtà nasce da un meccanismo biologico osservato nelle foreste tropicali.

Il fungo invade davvero il cervello della formica?

La risposta breve è no, e per arrivarci i ricercatori hanno guardato dentro la formica "fetta dopo fetta". Gli insetti infettati sono stati INFATTI tagliati in sezioni sottilissime, di 50-100 nanometri, e ogni sezione è stata fotografata al microscopio elettronico.

Ne sono uscite migliaia di immagini, da assemblare in una ricostruzione tridimensionale dell'infezione. Il problema era distinguere i tessuti del fungo da quelli della formica, un lavoro lento e complicato da fare a occhio.

Per questo il gruppo di Hughes si è affidato a un'intelligenza artificiale, una rete neurale addestrata a riconoscere le cellule fungine. Il risultato è una mappa in 3D di come il parassita avanza nel corpo dell'ospite.

C'era anche un confronto. Lo stesso procedimento è stato ripetuto su formiche infettate da Beauveria bassiana, un fungo che uccide molti insetti ma senza ‘zombificarli’, così da capire cosa distingue davvero Ophiocordyceps.

Ed ecco il dato chiave. Il fungo cresce ovunque e arriva in parte anche nella testa, ma il cervello resta completamente intatto: le cellule cerebrali non vengono toccate.

Altri ricercatori sono arrivati alla stessa conclusione con un metodo diverso, una tecnica basata sulla fluorescenza. Anche in questo caso l'infezione è comparsa in tutto il corpo della formica, ma non nel cervello.

Insomma, l'immagine da film horror del parassita che si piazza nella testa e prende i comandi va corretta. Resta però una domanda: se il cervello è libero, chi muove la formica?

Come fa il fungo a muovere la formica

Nelle formiche infette il fungo occupa il corpo intero, zampe comprese. Lo fa creando una fitta rete di ife, i filamenti che compongono il fungo, collegati tra loro come una ragnatela interna.

Le ricostruzioni 3D mostrano un dettaglio che colpisce: le cellule fungine crescono intorno alle fibre muscolari della formica e le avvolgono. Più che ospite, il muscolo diventa un'impalcatura per il parassita.

Secondo le ricerche, il fungo potrebbe agire proprio lì, con molecole che interferiscono con il sistema nervoso e intervengono direttamente sulle fibre muscolari. Il controllo, cioè, arriverebbe dalla periferia del corpo.

È questo il passaggio che i ricercatori descrivono con il paragone della marionetta. Il fungo modificherebbe i movimenti dell'ospite lavorando su muscoli e nervi, senza bisogno di entrare nel cervello.

Come leggerlo dal punto di vista dell'evoluzione? Lo spiega ad Aula di scienze Donato Grasso, etologo dell'Università di Parma che studia il comportamento delle formiche.

Per Grasso, nel corso dell'evoluzione di Ophiocordyceps le formiche sono diventate lo strumento attraverso cui si esprime il genoma del fungo, il suo fenotipo esteso. Modificando fisiologia e comportamento dell'insetto, il fungo "si traveste" da formica e trova il modo di riprodursi.

Bada bene: i meccanismi esatti non sono ancora chiari. "C'è ancora molto da scoprire sui meccanismi molecolari alla base di tutto ciò", ricorda lo stesso Grasso.

Come cambia il comportamento se il cervello resta intatto

Qui entra in gioco la chimica. L'ipotesi dei ricercatori è che l'infestazione produca sostanze chimiche capaci di agire sul sistema nervoso della formica a distanza, come fili tirati da lontano.

Il cervello, quindi, è risparmiato fisicamente ma non lavora come prima. "Le recenti ricerche dimostrano che le cellule del cervello della formica non vengono intaccate dal fungo, ma il suo funzionamento ne viene certamente condizionato", spiega Grasso.

Le ricerche esplorano un possibile doppio binario: interazioni del fungo con i muscoli da una parte, segnali chimici che influenzano il cervello dall'altra. Il ruolo preciso di questi meccanismi resta da chiarire.

Ed è un cambiamento che va ben oltre l'ultimo gesto. Grasso sottolinea che non c'è solo l'atto finale, il morso della foglia: "la formica invasa dal parassita cambia il suo modo di percepire il mondo, il suo comportamento sociale, i suoi ritmi circadiani, i suoi movimenti".

Tradotto: l'insetto si muove in modo diverso, vive su orari diversi e si rapporta in modo diverso alla colonia.

Per l'etologo dell'Università di Parma, lo studio di Hughes e colleghi ha aggiunto un tassello fondamentale per capire come il parassita manipola l'ospite. Le strategie del fungo servono, nelle sue parole, a "indirizzare a proprio vantaggio la vita di una formica già morta".

Perché la formica sale su una foglia e la morde

Ophiocordyceps unilateralis è un parassita molto specializzato. In realtà sotto questo nome si nasconde un gruppo di specie molto specializzate: ognuna infetta una sola specie di formica, quasi sempre del genere Camponotus. 

Mentre l'infezione avanza, il fungo spinge la formica ad abbandonare il formicaio in cerca di un posto più umido, adatto alla sua crescita. Nel frattempo si nutre dei suoi organi interni.

Poi arriva l'ultima tappa. La formica raggiunge arbusti, foglie e rami esposti a 20-30 centimetri dal suolo, si ancora in alto sulla vegetazione serrando le mandibole e lì muore.

Quel punto ha un motivo preciso. È la posizione da cui il fungo riesce a disperdere le spore con la massima efficacia, sopra il terreno dove passano altre formiche.

Qualche giorno dopo la morte, un corpo fruttifero spunta dalla testa dell'insetto. Le spore rilasciate da lì infettano nuove formiche e il ciclo ricomincia.

"Nel campo del parassitismo l'evoluzione non guarda in faccia a nessuno e ogni punto debole viene sfruttato", commenta Grasso. Vale anche per gli insetti sociali, che a volte soccombono a organismi capaci di sfruttarne i talloni d'Achille.

E se ti stai chiedendo se lo scenario di "The Last of Us" sia possibile, la risposta delle fonti è rassicurante. I funghi di questo gruppo infettano principalmente insetti e altri funghi e non rappresentano una minaccia per gli esseri umani.