Em formação

As formigas operárias forrageadoras podem se tornar rainhas?


O TL; DR está na linha de assunto.

A história por trás é a seguinte:

Estou lutando contra formigas em meu prédio de apartamentos em um prédio alto. Um conselho online era passar o aspirador regularmente e prestar atenção nas bordas do chão. Estou pensando em tapar a abertura do saco de vácuo para não jogar fora um saco quase vazio todos os dias (quase US $ 10 cada, e terrível para o meio ambiente).

Tive a preocupação inicial de que uma formiga pudesse escapar, então também coloquei um saco duplo no saco de vácuo. Isso o torna inconveniente de usar, o que significa que aspirarei menos. Exatamente o oposto do conselho online.

Acho que as chances de uma formiga escapar são baixas e, mesmo que a fuga fosse possível, provavelmente não seria mais do que uma ou duas. Posso aceitar isso, se não começarem a gerar mais formigas.

Não encontrei nada online sobre as operárias serem capazes de se transformar em rainhas quando estão forrageando. O que li é que tem a ver com genética e nutrição extra durante os estágios de formação.

É seguro presumir que as operárias forrageiras não serão capazes de se transformar em rainhas?

Depois da nota: Acabei de me ocorrer, se as formigas podem mastigar madeira, então não há nada que as impeça de mastigar um saco de vácuo ao longo de um dia ou mais. Eles podem até mastigar o saco plástico no qual o saco a vácuo está selado. Essa é uma preocupação válida ou sua capacidade de mastigar está limitada à madeira?


As operárias não podem se tornar "rainhas" porque o desenvolvimento de uma larva em operária ou rainha ocorre durante a fase larval, dependendo principalmente do alimento que a larva recebe. Dito isso, uma vez que a rainha é retirada de uma colônia, em muitas formigas e outras espécies de himenópteros sociais, as operárias não são mais inibidas pelos feromônios produzidos pelas rainhas que impedem o crescimento dos ovários das operárias. Portanto, em algumas espécies, a remoção da rainha pode levar à postura das operárias, mas estes costumam ser partenogenéticos e levar à produção apenas de machos. Em muito poucas espécies, operárias podem produzir ovos de fêmeas por partenogênese ou acasalar com machos após a remoção da rainha. Essas características geralmente estão associadas ao tamanho do corpo grande e ao tamanho pequeno da colônia, então é improvável que sejam as mesmas que você tem em edifícios.

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Esta formiga pode encolher e crescer novamente seu cérebro

Na maioria das espécies de formigas, a colônia tem apenas uma rainha e o status real é conferido no nascimento. Mas as formigas saltadoras indianas (Harpegnathos saltator) oferecem aos membros de uma casta de trabalhadores estéreis e submissos da colônia uma chance de um conto de fadas distorcido.

Entre essas formigas, se a rainha encontra um fim prematuro, há uma chance fugaz para alguns dos plebeus fazerem uma ascensão repentina como a Cinderela à realeza. Para mudar seu destino, os trabalhadores devem vencer uma série de duelos contra rivais usando sua antena para aparar e golpear a competição.

Quando a batalha, que pode durar até 40 dias, termina, um punhado dos combatentes mais bem-sucedidos começa a desenvolver enormes ovários funcionais que lhes permitirão começar a pôr ovos. O problema bizarro é que as formigas vencedoras também perdem quase um quinto de sua massa cerebral no caminho para se tornarem pseudo-rainhas.

Mas uma nova pesquisa descobriu que, incrivelmente, se a vida enclausurada e de postura de ovos da realeza das formigas não funcionar, as pseudo-rainhas podem voltar à vida de plebeus e regenerar o tecido cerebral perdido, relata Annie Roth para o New York Times. A pesquisa, publicada esta semana na revista científica Anais da Royal Society B, é o primeiro caso conhecido de um inseto perdendo e recuperando o tamanho do cérebro.

& # 8220Tradicionalmente, as pessoas pensam que, uma vez que o tecido neural desaparece, ele não volta mais & # 8221, afirma Clint Penick, biólogo da Kennesaw State e autor principal do estudo & # 8217s, em um comunicado. & # 8220Mas descobrimos que quando as operárias da formiga saltadora indiana trocam de papel de casta, elas podem perder e regenerar grandes regiões de seus cérebros. A compreensão futura dos mecanismos envolvidos nessas mudanças cerebrais pode lançar luz sobre como a plasticidade cerebral é controlada em humanos, especialmente no que diz respeito a ajudar a regenerar ou reparar danos neurais. & # 8221

Para estudar a transformação corporal única pela qual passam as pseudo-rainhas da formiga saltadora indiana & # 8217s, os pesquisadores pintaram um grupo de 60 pseudo-rainhas de 30 colônias com cores diferentes para diferenciá-las. Os pesquisadores então separaram metade das formigas de suas colônias e colocaram cada uma em isolamento, relata Troy Farah para Geografia nacional. A equipe deixou as outras 30 pseudo-rainhas & # 8212 também chamadas de gamergates & # 8212 com seus respectivos sujeitos como um grupo de controle.

Depois de alguns dias, as pseudo-rainhas isoladas pararam de botar ovos e, depois de algumas semanas, as formigas começaram a voltar aos comportamentos típicos de trabalhadoras, relata Natalie Grover para o Guardião. Na marca de seis a oito semanas, Penick e seus co-autores dissecaram as formigas que pareciam ter desistido de seu status real temporário e descobriram que seus ovários haviam encolhido de volta às dimensões normais e seus cérebros também haviam crescido para assumir seu tamanho anterior.

& # 8220Há muitos insetos com plasticidade documentada em todas as características aqui & # 8212 mas nenhum que eu conheça com este nível de plasticidade reversível, & # 8221 Emilie Snell-Rood, uma bióloga evolucionista da Universidade de Minnesota que não era & # 8217t envolvido na pesquisa, conta Geografia nacional. & # 8220Muitos insetos sociais mostram mudanças nessas regiões cerebrais à medida que fazem a transição entre as fases de sua vida de operária ou passam de comportamento de forrageamento para comportamento de rainha. Mas mudar o investimento neural uma vez e, em seguida, voltar mais tarde, é outra coisa totalmente diferente. & # 8221

Quanto ao motivo das formigas reduzirem seu poder de processamento quando assumem o trono, Penick diz ao Vezes Os deveres reais da pseudo-rainha da década de 8217 não afetam muito o poder de processamento cognitivo. A comida é trazida a eles, e defender o ninho é trabalho de outra pessoa.

& # 8220As formigas trabalhadoras precisam de um cérebro grande para lidar com essas tarefas cognitivas, mas os gamergates não precisam pensar muito & # 8221 Penick diz ao Vezes. & # 8220Assim que ganham o torneio, tornam-se pouco mais do que máquinas de colocar ovos. & # 8221

Como Penick diz ao Guardião, a descoberta de que a formiga saltadora indiana pode regenerar seu cérebro & # 8220 abre oportunidades agora para cavar os mecanismos que controlam se uma região do cérebro aumenta ou diminui de tamanho. & # 8221


No duelo de formigas que competem para se tornar a rainha substituta, pistas comportamentais e moleculares determinam rapidamente quem vai ganhar

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Em uma espécie de formiga, as operárias duelam para estabelecer uma nova liderança após a morte de sua rainha. Embora essas lutas durem mais de um mês, as mudanças no comportamento e na expressão do gene nos primeiros três dias de duelo podem prever com precisão quem triunfará, de acordo com um estudo da Universidade de Nova York publicado no jornal Genes e desenvolvimento de amp.

“Apesar da agitação social prolongada nas colônias de formigas após a perda da rainha, os vencedores desses torneios de duelo são rapidamente determinados”, disse Claude Desplan, professor prateado de biologia da NYU. “Nossas descobertas podem fornecer pistas sobre a adaptabilidade na reprodução e no envelhecimento, uma vez que as operárias que vencem o duelo, ou‘ pseudoqueens ’, ganham a capacidade de botar ovos e viver muito mais do que a formiga operária média. Isso sugere que as mudanças no meio ambiente são capazes de afetar dramaticamente a estrutura de uma sociedade. ”

O sistema de castas em insetos sociais cria uma divisão de trabalho, com insetos especializados para realizar tarefas específicas. A rainha é responsável pela reprodução, enquanto as operárias mantêm a colônia - cuidando dos filhotes, forrageando e caçando para comer, limpando e defendendo o ninho.

Em muitas sociedades de insetos, quando a rainha morre, toda a colônia morre junto com ela devido à falta de reprodução. No entanto, em formigas saltadoras indianas (Harpegnathos saltator), A "troca de casta" ocorre após a morte da rainha. Enquanto a rainha está viva, ela secreta feromônios que impedem as formigas operárias de botar ovos, mas quando ela morre, as operárias sentem a falta de feromônios e começam a lutar entre si para assumir o papel principal.

As formigas se envolvem em torneios de duelo, golpeando-se umas às outras com suas antenas em partidas que podem durar mais de um mês. Enquanto a maioria das formigas retorna rapidamente ao seu trabalho normal durante o torneio, as vencedoras se tornam pseudo-rainhas - também conhecidas como gamergates - e adquirem novos comportamentos e papéis. Com essa transição, sua expectativa de vida aumenta dramaticamente (de sete meses para quatro anos) e eles começam a pôr ovos, permitindo que a colônia sobreviva.

Em seu estudo em Genes e desenvolvimento de amp, Pesquisadores da NYU exploraram as mudanças no comportamento social das formigas saltadoras indianas e as mudanças associadas na expressão do gene durante os estágios iniciais da transição operária para a pseudo-rainha.

Eles descobriram que, logo após três dias de duelo, os vencedores podem ser previstos com precisão apenas com base no comportamento de duelo. As operárias que triunfaram e se tornaram pseudo-rainhas tiveram níveis muito mais altos de duelo - sparring quase o dobro nos primeiros cinco dias - enquanto os outros que permaneceram como trabalhadores duelaram menos e voltaram a realizar outras tarefas, como limpeza e caça.

“Apesar do fato de os torneios de duelo durarem várias semanas, fomos capazes de prever quais formigas se tornariam pseudo-rainhas em apenas três dias”, disse Comzit Opachaloemphan, estudante de doutorado no Departamento de Bioquímica e Farmacologia Molecular da NYU Grossman School of Medicine e um dos principais autores do estudo.

Comparando amostras biológicas e expressão gênica de formigas duelando e não duelando, os pesquisadores determinaram as mudanças associadas à transição operária para pseudo-rainha. Análises moleculares revelaram que o cérebro pode estar conduzindo o duelo e a determinação inicial da casta nas formigas, com outros tecidos seguindo pistas do cérebro.

Os pesquisadores descobriram que os primeiros genes a responder à perda da rainha estavam no cérebro, sugerindo que a falta de feromônios da rainha percebida pelo sistema olfatório afeta os fatores neuro-hormonais do cérebro. Essas mudanças no cérebro levam a um comportamento social alterado e a mudanças fisiológicas mediadas por hormônios em outras partes do corpo, incluindo os ovários.

“Ambos os dados comportamentais e moleculares - especialmente as mudanças na expressão do gene no cérebro - nos mostram que novas pseudo-rainhas são rapidamente determinadas depois que a estrutura social de uma colônia foi interrompida pela perda da rainha”, disse o autor do estudo Danny Reinberg, o Terry e Mel Karmazin Professor do Departamento de Bioquímica e Farmacologia Molecular da NYU Grossman School of Medicine, bem como pesquisador do Howard Hughes Medical Institute.

Outros autores do estudo incluem os co-autores Giacomo Mancini e Nikos Konstantinides, bem como Apurva Parikh, Jakub Mlejnek e Hua Yan. A pesquisa foi apoiada por um Howard Hughes Medical Institute Collaborative Innovation Award (# 2009005), o National Institutes of Health (R21-GM114457, R01-EY13010, R01-AG058762 e F32AG044971), EMBO (365-2014) e o Humano Programa de Ciência de Fronteira (LT000122 / 2015-L).


2. As formigas machos são basicamente espermatozoides voadores

As formigas machos têm mãe, mas não têm pai. Autor fornecido

Ao contrário dos humanos, com cromossomos X e Y, o sexo de uma formiga é determinado pelo número de cópias do genoma que ela possui. As formigas machos se desenvolvem a partir de ovos não fertilizados, portanto, não recebem genoma de um pai. Isso significa que as formigas machos não têm pai e não podem ter filhos, mas têm avôs e podem ter netos. Em comparação, as formigas fêmeas se desenvolvem a partir de óvulos fertilizados e têm duas cópias do genoma - uma do pai e outra da mãe.

As formigas machos funcionam como espermatozoides voadores. Ter apenas uma cópia do genoma significa que cada um de seus espermatozoides é geneticamente idêntico a si mesmo. E seu trabalho termina rapidamente, morrendo logo após o acasalamento, embora seus espermatozoides vivam, talvez por anos. - essencialmente, seu único trabalho é reproduzir.

Deixe-os comer bolo. Shutterstock


Biologia da formiga de fogo

Se você quer controlar formigas de fogo, é bom saber um pouco sobre sua biologia. Entenda a biologia das formigas de fogo e você entenderá por que as iscas funcionam tão bem para controlar as formigas de fogo e por que é importante espalhar a isca por todo o quintal (Figura 1), em vez de apenas colocá-la diretamente no topo do monte. Você também vai entender por que é tão frustrante e ineficaz tentar controlar essa praga tratando apenas os montes que você pode ver. E você aprenderá por que, não importa o quão bom você faça no controle das formigas de fogo, elas sempre voltam. A biologia da formiga de fogo vermelha importada e da formiga de fogo preta importada é semelhante.

As formigas de fogo são insetos sociais que formam colônias. Embora a maioria das colônias de formigas de fogo tenha apenas uma rainha reprodutora, as colônias de várias rainhas são comuns em algumas áreas. Além da rainha, ou rainhas, uma colônia estabelecida contém muitos milhares de operárias, muitas centenas de reprodutores virgens, machos e fêmeas, e muitos milhares de ovos e formigas imaturas. Uma colônia de formigas de fogo madura pode conter mais de 200.000 indivíduos.

Vida útil

Os ovos, que são produzidos apenas pela rainha, eclodem em larvas sem pernas que devem ser constantemente cuidadas pelas operárias. As larvas passam por quatro mudas antes de entrar no estágio de pupa e, por fim, emergem como adultas.

Apesar de sua condição indefesa, as larvas dão uma contribuição importante para o bem-estar da colônia - as larvas mais velhas são os únicos indivíduos da colônia capazes de digerir alimentos sólidos. Os trabalhadores trazem todas as partículas de alimento sólido para as larvas mais velhas e, depois que esse alimento sólido é digerido pelas larvas, o líquido resultante é distribuído a todos os membros da colônia. Ao contrário das colônias de abelhas, as colônias de formigas de fogo não contêm nenhuma estrutura física para armazenar alimentos. O alimento é armazenado dentro das próprias formigas, especialmente nas lavouras de operárias maiores.

As operárias das formigas de fogo variam muito em tamanho. Há alguma especialização de tarefas, com operários maiores realizando mais comumente certas tarefas, como forrageamento e armazenamento de alimentos, enquanto operários menores costumam cuidar da ninhada, mas também há uma sobreposição considerável, especialmente entre operários de médio porte. As fêmeas e os machos reprodutivos são consideravelmente maiores do que até mesmo as operárias maiores. Os machos reprodutivos são mais escuros do que as fêmeas e têm cabeças muito menores.

Construção de montículo

Os trabalhadores constroem montes abrindo túneis no solo para formar um labirinto de túneis em forma de favo de mel. Eles empilham o solo escavado imediatamente acima da linha do solo e também formam túneis neste solo. Isso resulta em um monte acima do solo que pode coletar o calor do sol e fornecer condições mais secas e uma série de galerias subterrâneas que fornecem condições mais frias e úmidas. As formigas de fogo usam isso a seu favor, movendo continuamente a ninhada para a área do ninho que oferece o ambiente mais adequado. Durante os períodos frios e úmidos, esta pode ser a porção acima do solo do ninho, enquanto durante os períodos quentes e secos a ninhada e a maioria dos membros da colônia permanecerão nas galerias subterrâneas mais profundas.

A altura e a visibilidade dos montes de formigas de fogo variam com o clima e a temperatura. Durante os períodos de chuva e frio, as operárias constroem o montículo bem acima do solo, para que possam manter a ninhada quente e seca. Durante os períodos de calor e seca, eles tendem a ficar mais profundamente no solo, para que possam manter a ninhada fresca e úmida, e mesmo grandes colônias podem não ser visíveis acima da grama. É por isso que as formigas de fogo freqüentemente parecem ser mais abundantes no início da primavera. Não apenas os montes são mais altos neste momento, mas a vegetação é mais curta, tornando os montes mais visíveis.

Onde está a porta? Normalmente, não há aberturas externas no topo do monte. As formigas forrageadoras entram e saem do formigueiro por meio de uma série de túneis forrageiros localizados um pouco abaixo da superfície do solo e que se estendem em todas as direções a partir do monte. Esses túneis de forragem eventualmente saem para a superfície do solo a vários metros de distância do ninho.

Swarming

Uma exceção à ausência de aberturas externas no topo do monte ocorre quando uma colônia enxameia. O enxame é a forma como as colônias de formigas de fogo se reproduzem. Os trabalhadores abrem aberturas na crosta do solo no topo do monte e reprodutores alados e não acasalados saem do monte. Esses machos e fêmeas não acasalados voam e acasalam-se no ar, muitas vezes a várias centenas de metros acima do solo. A enxameação ocorre da primavera ao final do outono. Os enxames são especialmente comuns um a dois dias após um evento de chuva precedido por um período de seca.

Após o acasalamento, as jovens rainhas voltam ao solo, perdem as asas e começam a estabelecer uma nova colônia (Figura 2). Eles fazem isso cavando um pequeno túnel alguns centímetros no solo, vedando a abertura e começando a colocar os ovos. Durante esse tempo, a rainha subsiste com nutrientes derivados da quebra dos músculos das asas.

Figura 2. A menor colônia de formigas de fogo possível! Esta jovem rainha da formiga de fogo acaba de pousar após seu vôo de acasalamento, perdeu suas asas e está tentando iniciar uma nova colônia.

As operárias que emergem dos primeiros ovos são incomumente pequenas, mas são capazes de ajudar a rainha a produzir mais ninhadas e também começam a buscar alimento e a expandir o ninho. A maioria das jovens rainhas que tentam estabelecer novas colônias não têm sucesso. Eles são comidos por uma variedade de predadores, incluindo operárias forrageiras de colônias de formigas de fogo, e muitos simplesmente morrem devido a recursos inadequados. Uma colônia de sucesso pode crescer para mais de 100.000 indivíduos e começar a produzir seus próprios enxames, em seis a nove meses.

Durante o voo de acasalamento, as correntes de ar podem transportar formigas aladas a distâncias consideráveis ​​de sua colônia original e esta é uma das principais maneiras pelas quais as formigas de fogo expandem seu alcance. Às vezes, o homem involuntariamente ajuda a transportar rainhas recém-acasaladas ou colônias estabelecidas de formigas de fogo por longas distâncias. Foi assim que as formigas de fogo chegaram aqui em primeiro lugar. Foram trazidos de barco ao Porto de Mobile, provavelmente em solo usado como lastro. O transporte acidental de formigas de fogo é uma possibilidade sempre que itens contendo solo, como grama ou vasos de plantas, são transportados de áreas infestadas de formigas de fogo. O USDA mantém uma quarentena para minimizar esse potencial.

Comportamento de alimentação e coleta de alimentos

As formigas de fogo são onívoras e se alimentam de uma grande variedade de materiais vegetais e animais. Eles são predadores e necrófagos ativos, comendo quaisquer insetos vivos que possam capturar, assim como insetos mortos. Eles também "cuidam" de pulgões (Figura 3), cochonilhas e outros insetos homópteros para a melada que produzem.

Figura 3. As formigas de fogo costumam cuidar dos pulgões e outros insetos produtores de melada para obter a melada rica em açúcar que produzem.

As formigas de fogo também se alimentam de pequenos vertebrados que vivem no solo, incluindo mamíferos, como camundongos, pássaros que fazem ninhos e répteis e anfíbios que vivem no solo. Na maioria dos casos, são os ovos incubados ou as crias indefesas e imóveis que são atacados. Vários estudos mostraram que a abundância de animais que vivem no solo diminui significativamente quando há altas densidades de formigas de fogo importadas. As formigas de fogo também se alimentam de forma oportunista de carcaças de animais maiores e atacam animais doentes ou feridos que ficaram imóveis. Embora as formigas de fogo raramente se alimentem da folhagem das plantas, elas se alimentam de exsudatos de plantas e ativamente forrageando em busca de frutas e sementes, e ocasionalmente se alimentam da casca interna de arbustos e árvores. As sementes são uma fonte alimentar especialmente favorecida, devido ao seu alto teor de proteína e óleo.

São as operárias mais velhas que buscam alimentos, deixando a colônia por túneis que irradiam do monte. Esses túneis geralmente correm logo abaixo da superfície do solo e saem para a superfície a alguma distância da colônia, geralmente dentro de cinco a 20 pés. Mas, em solos duros ou gravosos, os túneis de forrageamento às vezes correm ao longo da superfície. Ao sair, trabalhadores forrageiros se espalham em busca de comida. Ao viajar pela superfície, os trabalhadores usam produtos químicos exsudados da ponta de seu abdômen para estabelecer uma trilha química que eles podem seguir de volta ao monte.

Os trabalhadores que conseguem localizar uma grande fonte de alimento recrutam outros trabalhadores trocando pedaços de comida com eles e traçando uma trilha de retorno da fonte. Conforme os trabalhadores adicionais seguem essa trilha, eles a aprimoram com seu próprio perfume, e isso recruta ainda mais trabalhadores. Assim, uma fonte substancial de alimento pode atrair um fluxo grande e constante de operárias forrageiras em um período de tempo relativamente curto. Se você quiser ver a rapidez com que as formigas de fogo recrutam para uma fonte de alimento, coloque uma batata frita gordurosa no chão em uma área infestada de formigas de fogo e verifique dez a quinze minutos depois.

As formigas de fogo adultas não são capazes de comer alimentos sólidos; têm uma estrutura semelhante a uma peneira em sua garganta que as impede de engolir sólidos. Partículas sólidas de comida são carregadas de volta para a colônia e alimentadas para as larvas mais velhas, que são capazes de convertê-las em líquidos. As larvas então regurgitam esse alimento líquido para as operárias que o passam para outras operárias, bem como para a rainha e as larvas mais jovens. Esse processo é conhecido como trophalyxis e também é comum em outros insetos sociais, como cupins e abelhas. Esse hábito de compartilhar comida entre todos os membros da colônia é o principal motivo pelo qual as iscas são uma forma tão eficaz de controlar as formigas de fogo.


Droga bipolar transforma formigas forrageiras em batedoras

Seja em busca de alimento, cuidando dos filhotes ou defendendo o ninho, as castas operárias de formigas carpinteiras trabalham abnegadamente por sua rainha e colônia. Agora, os biólogos descobriram como fazer com que algumas dessas formigas operárias trabalhassem ainda mais, ou mudar seus próprios empregos na sociedade das formigas, tudo por meio de pequenas modificações químicas em seu DNA.

A descoberta chama a atenção para uma nova fonte de flexibilidade comportamental e leva para casa a ideia de que as chamadas modificações epigenéticas podem conectar os genes ao ambiente, ligando a natureza à criação. O trabalho é “um estudo pioneiro que estabelece uma ligação causal entre a epigenética e o comportamento social complexo”, diz Ehab Abouheif, biólogo evolucionário do desenvolvimento da Universidade McGill, em Montreal, no Canadá. “Esses mecanismos podem se estender muito além das formigas para outros organismos com comportamento social.”

Biólogos de insetos há muito debatem se a divisão do trabalho nessas espécies sofisticadas com castas é impulsionada pelas necessidades da colônia ou se é inata. As evidências em abelhas melíferas apontaram para uma diferença genética entre rainhas e operárias. Nos últimos anos, no entanto, o trabalho em abelhas melíferas e formigas indicou que modificações epigenéticas - mudanças no DNA além de sua sequência de bases (ou “letras” de DNA) - influenciam as escolhas de castas, indicando que fatores ambientais podem ser fundamentais. Mas pesquisas subsequentes sobre um tipo de mudança, a metilação, levaram a conclusões contraditórias.

Daniel Simola, um biólogo computacional da Universidade da Pensilvânia, não sabia quase nada sobre formigas quando ingressou no laboratório de epigenética de Shelley Berger na Filadélfia, Pensilvânia. Mas ele queria explorar como a epigenética contribui para a capacidade de um organismo de responder às mudanças ambientais e decidiu usar uma das formigas, Camponotus floridanus, com quem Berger trabalhou para tais estudos. Como outras formigas carpinteiras, esta espécie tem duas castas operárias: menores menores e maiores maiores com cabeças maiores (veja a foto).

Exemplos das castas operárias menores (à esquerda) e principais de Camponotus floridanus.

Um trabalho essencial para os trabalhadores é forragear, e Simola e seus colegas quantificaram o quanto as duas castas fizeram marcando formigas individualmente, deixando-as passar fome por um dia e registrando a frequência com que procuraram e recuperaram comida.

Os menores buscavam muito mais do que os maiores e eram rápidos no trabalho, principalmente quando eram jovens, descobriu Simola. Não está claro o que os majores fazem, embora alguns tenham sugerido que, devido ao seu tamanho, eles podem defender o ninho ou carregar alimentos grandes.

Ele e seus colegas então testaram se diferenças epigenéticas eram responsáveis ​​por essa divisão de trabalho.

Um estudo anterior do grupo de Berger indicou que variações no número de uma entidade química chamada grupo acetil em proteínas chamadas histonas, que servem como suporte para o DNA, podem ser importantes. A acetilação parece afrouxar o vínculo da histona com o DNA, permitindo que os genes próximos sejam mais ativos.

Assim, Simola e seus colegas trataram diferentes conjuntos de menores e maiores com produtos químicos que afetaram a adição ou remoção de grupos acetil das histonas. Um deles, uma droga estabilizadora do humor para transtornos bipolares, inibe a enzima histona desacetilase, que remove grupos acetil, amortecendo a atividade do gene. Outro inibe uma enzima que adiciona grupos acetil. Quando um tratamento resultou em maior acetilação das histonas nas formigas, os menores começaram a forragear e até começaram a assumir o trabalho da casta de escoteiros, em busca de novos lugares para se alimentar. Os jovens majores também começaram a forragear regularmente e explorar, algo que eles normalmente não fazem, a equipe relata hoje online em Ciência. “Podemos reprogramar o comportamento”, conclui Simola.

“Foi surpreendente que eles foram capazes de manipular o comportamento de forrageamento por meio de mecanismos moleculares de forma tão limpa”, diz Abouheif. As mudanças nas formigas mais velhas de qualquer casta foram mais sutis, sugerindo que existe uma janela de maleabilidade nas operárias mais jovens.

Além disso, o trabalho mostra o poder da acetilação das histonas, além da metilação. “A metilação do DNA se tornou quase sinônimo de epigenética”, diz Brendan Hunt, um geneticista de insetos da Universidade da Geórgia em Griffin. “Esta pesquisa traz a atenção necessária para a importância de outras marcas epigenéticas, como modificações de histonas.”

“Finalmente temos um mecanismo para entender a 'criação' em termos moleculares”, diz Gene Robinson, um geneticista da Universidade de Illinois, Urbana-Champaign, que estuda a determinação de castas em abelhas. O estudo das formigas, acrescenta, destaca “como o ambiente sob a pele afeta a expressão gênica e, consequentemente, a atividade neural e o comportamento”.


Materiais e métodos

Locais de estudo

Os ensaios de preferência foram realizados durante a primavera austral (outubro de 2007), pois esta é a época ideal para a aplicação de iscas porque as populações de formigas são baixas (Nelson e Daane 2007). As avaliações da atividade de forrageamento foram realizadas durante o verão (dezembro de 2007, janeiro e fevereiro de 2008) na região de Stellenbosch Winelands. Idealmente, isso também deveria ter sido realizado na primavera, mas a seleção de um marcador adequado para as formigas atrasou o experimento. Linepithema humile ensaios foram realizados na fazenda Joostenberg (33.80S, 18.81E), C. peringueyi na fazenda La Motte (33.88S, 19.08E), e A. custodiens os ensaios foram realizados na fazenda Plaisir de Merle (33.87S, 18.94E). A irrigação por gotejamento foi usada em todos os vinhedos. O local Plaisir de Merle era um vinhedo Chenin blanc branco treliçado, o vinhedo La Motte era composto por uvas Chenin blanc brancas treliçadas e a fazenda Joostenberg tinha uvas viníferas vermelhas Pinotage treliçadas. Em todos os vinhedos, sprays padrão de alfa-cipermetrina e clorpirifós eram usados ​​rotineiramente para controlar formigas durante a estação de crescimento.

Experimento 1: Determinação da atividade de forrageamento das formigas

Layout do ensaio e métodos de amostragem. Cinco estações de isca foram colocadas a 10 m de distância (Daane et al. 2006) em um lado do perímetro de um bloco de vinhedo de aproximadamente 100 mx 100 m, e as formigas foram autorizadas a se alimentar de solução de açúcar a 25% que foi marcada com calco a 0,25% vermelho (N-1700®, Passaic Color and Chemical Company, Paterson, New Jersey). Esses ensaios de atividade de forrageamento foram realizados em três datas (dezembro de 2007, janeiro e fevereiro de 2008). A água com açúcar rotulada em vermelho-claro foi embebida em algodão e mantida no lugar em placas de Petri. A concentração de corante vermelho calcário usada seguiu as recomendações da literatura (ver discussões em Vega e Rust 2001). As formigas puderam forragear na água com açúcar rotulada de vermelho de calcário por uma semana antes que a amostragem das formigas fosse feita. O açúcar rotulado era reabastecido uma vez por semana porque a isca secava facilmente devido à cristalização do componente de açúcar.

Sete dias após colocar as iscas nos vinhedos, trinta armadilhas de queda foram organizadas em cinco transectos de 1, 2, 4, 8, 16 e 32 m das estações de isca que correm ao longo das fileiras de videiras. Todas as armadilhas correram ao longo das fileiras de videiras onde as iscas foram colocadas. Cada estação de isca tinha um transecto associado a ela, replicado cinco vezes (em cinco linhas de 10 m de distância) para dar um total de 30 armadilhas. As armadilhas de queda consistiam em recipientes de plástico (35 mm de diâmetro x 60 mm de altura). Estes foram perfurados no solo, e a superfície do solo foi nivelada de modo que a borda da armadilha ficasse nivelada com a superfície do solo. Aproximadamente 4 mL de três partes de glicerol concentrado e sete partes de álcool etílico 70% foram colocados em cada uma das armadilhas de queda para preservar as formigas capturadas (seguindo Majer, 1978). Este líquido é relativamente não volátil. As armadilhas de queda foram deixadas na vinha durante 48 horas, após o que as armadilhas e as suas capturas foram recolhidas para análises laboratoriais.

Quando as armadilhas de queda estavam sendo coletadas, as iscas de atum foram usadas para amostrar espécies de formigas arbóreas, uma vez que essas não teriam sido amostradas em armadilhas de queda e também são espécies de pragas em potencial. Crematogaster peringueyi forragem e nidificar na copa das videiras, enquanto as outras espécies mencionadas nidificam principalmente no solo. Aproximadamente 5 cm 3 de pedaços de atum desfiados foram colocados em pequenos recipientes de plástico (70 mm de diâmetro x 7 mm de altura) na muleta das vinhas acima de cada uma das armadilhas de queda ao longo de cada um dos cinco transectos. As formigas foram deixadas forrageando o atum por 30 minutos, após os quais todas as formigas que se alimentavam da isca de atum foram coletadas varrendo-as em diferentes recipientes contendo álcool etílico 70% como conservante.

Amostras de formigas coletadas em armadilhas de atum e armadilhas foram levadas ao laboratório para análise. Formigas positivas vermelhas Calco foram detectadas esmagando o abdômen da formiga em toalhas de papel branco e observando sua coloração através de um microscópio. Uma coloração rosa do abdômen indicava a presença de vermelho calcário.

Experimento 2: avaliações de preferência alimentar

Oito atrativos alimentares (matrizes de isca) foram avaliados quanto à atratividade para L. humile, C. peringueyi, e A. custodiens durante a primavera (outubro) 2007. Estes incluíram: (1) solução de açúcar a 25% (2) ágar (em solução de açúcar a 25%) (Warren Chemical Specialties, www.warrenchem.co.za) (3) atum (Pick'n pay , www.picknpay.co.za) (4) honey (Fleures ® Honey Products, Pretoria, South Africa) (5) dog food (Boss ® chicken beef and beef platter, Promeal Private Limited, South Africa) (6) dry fish meal (7) dry sorghum grit (8) 25% peanut butter (in distilled water) (Nola Yum Yum ® , Nola, Randfontein, South Africa). Tests were conducted in vineyards using choice test arenas. Choice test arenas were made of round plastic containers (270 mm diameter by 65 mm height) with eight plastic tubes (125 mm long by 8 mm diameter) that extended through eight openings at 45° in the inside of the choice test arena, as described in Tollerup et al. (2004). The tubes directed all ants to the center of the choice test arena before they could forage on a bait of their choice. Ants were free to move in and out of the choice test arenas during the test period. Five choice test arenas were used (five replicates), and eight bait matrices, approximately 10 mL, were placed in small Petri dishes, which were randomly assigned to positions in the choice test arenas on the perimeter of the test arena. Active ant nests were selected in the vineyards, and each arena was placed close by, with approximately 10 m distance between arenas. Ants were allowed to forage on the baits, and the experiment was replicated at five nests for each of the three ant species. Each experiment started at

08:00 hours in the morning, after which ant counts occurred hourly for four hours following food deployment. Specifically, this was done by counting the number of ants sitting at each bait matrice at every hour. Para L. humile, Rust et al. (2000) reported increased foraging activity in the afternoon compared to mornings, but this may be dependent on microhabitat temperatures, which may differ from in different habitats and has not been tested for L. humile, C. peringueyi, e A. custodienns in a South African context.

Data collection and analysis

The proportion of ants testing positive for calco red for each of the respective distances of the two trapping methods and for each of the three ant species was calculated. For each distance, and for each of the two trapping methods, data were pooled across the five transects. Since the results (proportion of calco red positive ants) were measured under different conditions (months), using standard ANOVA in this case was inappropriate because it fails to model the correlation between the repeated measures. The proportion of ants that carried the dye labeled sugar water at each of the various distances from the bait source for the two trapping methods was therefore calculated for each ant species using repeated measures ANOVA in Statistica 7 (StatSoft, www.statsoft.com). Tukey-Kramer’s post hoc tests were used to identify statistically heterogeneous means. During the food preference tests, the number of ants foraging at each bait station was recorded at hourly intervals up to four hours. Before analysis, data were checked for normality and equality of variances using the Shapiro-Wilk test and Hartley-Bartlett tests, respectively, and in all cases these assumptions were met. Results were then subjected to ANOVA in Statistica 7, and Tukey-Kramer’s post hoc test was again used to separate means.


Controlling Carpenter Ants

It is important to remember that finding carpenter ants foraging inside your home does não necessarily mean that they are nesting indoors. Do not panic and do not resort to spraying insecticides indoors where you see ants. Although spraying stops ant foraging for a while, it only serves to detour them elsewhere (possibly elsewhere indoors) and they will likely return when the chemical residue is gone. More importantly, you may be delaying the inevitable discovery that the ants are actually damaging your home. The first step in controlling carpenter ants is to determine if they are nesting indoors. Spraying your foundation with any of the commonly available insecticides may keep foraging ants away temporarily, giving you a clue as to the source of the ants. (Check the North Carolina Agricultural Chemicals Manual for a list of chemicals that can be use). If ant activity continues at about the same level, then you poderia very well have an indoor infestation. As an alternative to spraying, you can try baiting the ants outdoors. Put small amounts of honey mixed in water into bottle caps (or similar small containers) and place them along the foundation. Carpenter ants are more active at night, so do your investigation after sunset. Try to follow the ants as they move away from the baits and back to their nest. In most situations the ant nest is located nearby, although it could be as much as 300 feet away from where you find foraging ants. The main purpose of this baiting is simply to see where the ant trail leads. If the ant trails move away from the house, you can use one of the control methods mentioned below for outdoor infestations. If the ants appear to be nesting indoors, the next step is to carefully inspect for likely nesting sites. Concentrate first on those areas around your home that are most vulnerable to moisture problems. Probing the wood with a screwdriver or ice pick is a good way to uncover damage by a number of wood-destroying pests, including carpenter ants and termites. Careful inspection of the attic and crawlspace are important. Because of the time-consuming and tedious nature of a thorough inspection, you may want to enlist the help of a pest control company that has the experience and the ability to quickly find and eliminate the ants.

Indoor infestations - Simply spraying surfaces where you where you see ants foraging is not likely to solve the problem. The ants are likely to move to some other area (still indoors) and may return later when the chemical residue is diminished. Ant baits, particularly those containing hydramethylnon, sulfluramid, avermectin or boric acid, can be effective if the ants are foraging for food. If the ants are gathering around water sources (e.g., a sink), they may not be attracted immediately to the bait. In general, baits are the best approach to dealing with ants. They are more effective in the long term and are less hazardous (compared to sprays) when used properly. However, they may require 7-10 days before ant activity declines significantly. You must be willing to tolerate some ant activity to give the foragers enough time to carry the bait back to the nest where it will be fed to the larvae, other workers and to the queen. Do not spray areas where you will place the bait otherwise, the ants will avoid these areas and not pick up the bait. If ant activity continues at about the same level for several weeks, then you need to take additional steps to deal with the problem. Before spraying, you should first determine the extent of any structural damage caused by the ants. The may require removing siding or portions of sheetrock (indoors). If the damage is severe, repairing and/or replacing wood (and subsequently removing the nest) may be more important than any treatment, and may solve the problem in the process. If damage is minor, then you can use of a pesticide that is labeled for application to wood to eliminate the nest. Effective control often requires the injection of insecticidal dusts or sprays into voids or into the nest. These treatments are complex and may be too difficult for the average person to carry out safely. Contact a pest control professional for help in these situations.

Outdoor treatments - If the ants are foraging from an outdoor nest that cannot be found, then a perimeter treatment can help. Liquid or granular insecticides applied to/along the foundation will cut foraging activity temporarily, but they will not prevent ants from returning at some later date. A list of these products can be found in the North Carolina Agricultural Chemicals Manual. A better choice might be a granular ant bait sprinkled in a 8-12" area on the soil along the foundation. Combat®, which is available in most retail stores, as well as the professional ant baits Maxforce® and Advance® are commonly used for ants, including carpenter ants. Other baits may also be available. Observação: Granular baits are not the same as the granular insecticides that are often used for controlling lawn pests. Granular insecticides may be helpful, but must be watered into the soil.
Read the product labels carefully to be sure that you buy the right product.


Biology and habits

Mature carpenter ant colonies produce male and female winged reproductive ants (Fig. 3). Environmental conditions cause reproductive ants to emerge and swarm. They mate during these swarms (nuptial flights), which may occur over several days or weeks. After the nuptial flight, the males die and the females begin searching for a nesting site.

After establishing the nest, the female lays eggs and cares for the larvae by feeding them with fluids secreted from her body. Under favorable conditions, the larvae grow, pupate, and become adult worker ants in 4 to 8 weeks. After becoming adults, the new generations of workers expand the nest, excavate galleries, and take over the task of providing food for the queen and larvae.

Carpenter ant colonies start out small the first 2 or 3 years, but then grow rapidly. In 4 to 6 years they can contain up to 3,000 or more ants, depending on the species. These ants can also have interconnected satellite colonies.

Older, mature colonies continuously produce winged reproductives to replace those that die. They produce 200 to 400 winged individuals for reproductive flights each year. Winged reproductives usually develop in late summer, spend winter in the nest, and swarm in spring and early summer.


RESULTADOS

Setup: manipulating foraging task access

The setup period aimed to create a negative correlation between recent foraging success and corpulence. During the setup period, over the course of the five foraging sessions the ants leaving the nest were increasingly more likely to be more corpulent (Fig. 2A), meaning that at the end of the period, the ants with the most recent experience of foraging success were more corpulent than those with less recent success. To demonstrate that this significant trend is not part of an intrinsic cycle within the colony, the corpulence of ants attempting to leave the nest (including those on the ‘denied’ list unable to leave) is shown in Fig. 2B. The corpulence of the ants attempting to leave does not change over the course of the foraging period, indicating that it is the manipulation of the exit-controlling doors that causes the change in Fig. 2A. The rate of attempts to leave by individuals on the ‘denied’ list during the setup period was significantly higher than the rate of exits made by the same ant prior to their being placed on the ‘denied’ list (Wilcoxon paired test: V=3073, N=84, P<0.0001). This provides further evidence that the doors were actively preventing attempted exits, because ants that were on the denied list clearly continued to make repeated attempts to leave the nest. This difference was not due to a general increase in activity over this time period, as the rate of trips outside the nest per ant prior to being added to the ‘denied’ list did not increase over the pre-set-up exploration and set-up periods [Page trend test: eu=487, m=5 colonies, n=7 days, not significant (NS)], nor did the rate of attempts to leave per ant made by ants on the ‘denied’ list increase over the foraging period (Page trend test: eu=207, m=5 colonies, n=5 days, NS).


Assista o vídeo: Biologia: As Formigas (Janeiro 2022).