Em formação

As formigas veem, têm cérebro?


Sou novo aqui e gostaria de saber se as formigas podem ver, quer dizer com os olhos não com antenas: eu estava andando e encontrei uma espécie de formiga, elas estavam reagindo quando movi meus dedos em direção a elas, como se fossem vendo.

Gostaria também de saber se eles têm um "cérebro" e o que mais me fascina é como eles encontram o seu caminho?

PS: Inglês não é minha língua local, por isso meu vocabulário é limitado. Sinta-se à vontade para corrigir quaisquer erros e / ou melhorar minhas palavras. Obrigado


As formigas têm olhos, embora o quão bem (e até mesmo se) enxerguem depende da formiga. Eles também têm cérebros.

Você não está errado em colocar "cérebro" entre aspas, pois em muitos organismos o sistema nervoso não é tão centralizado como nos vertebrados e, quando eles têm concentrações de neurônios em vários lugares ("gânglios"), nem sempre está em a cabeça, e aquele na cabeça nem sempre é significativamente maior do que os outros, então muitas vezes é difícil chamar isso de ter um cérebro. Isso pode ser verdade para muitos insetos:

http://cronodon.com/BioTech/insect_nervous_systems.html

Dito isto, as formigas têm um sistema nervoso centralizado, com os neurônios na cabeça representando uma porcentagem maior de seu corpo do que a maioria dos outros insetos, ou seja, eles têm cérebros. Parece que os insetos sociais tendem a ter cérebros maiores para o tamanho de seu corpo, o que inclui abelhas e formigas.

http://guides.library.harvard.edu/fas/Brains/ants

As formigas também têm olhos; eles geralmente são pequenos demais para serem vistos com clareza, especialmente quando a própria formiga é pequena e os olhos são da mesma cor que a cabeça da formiga. As formigas descendiam de ancestrais semelhantes às vespas, que provavelmente tinham olhos muito bons, como as vespas e as abelhas modernas. Mas as formigas vivem principalmente no subsolo e não precisam de olhos tanto quanto os insetos voadores e polinizadores, e a capacidade de visão das formigas varia muito entre as espécies.

Ou vou apenas citar a Wikipedia:

Como a maioria dos insetos, as formigas têm olhos compostos feitos de numerosas lentes minúsculas acopladas umas às outras. Olhos de formiga são bons para detecção aguda de movimento, mas não oferecem uma imagem de alta resolução. Eles também têm três pequenos ocelos (olhos simples) no topo da cabeça que detectam os níveis de luz e polarização. Em comparação com os vertebrados, a maioria das formigas tem uma visão ruim a medíocre e algumas espécies subterrâneas são completamente cegas. No entanto, algumas formigas, como a formiga buldogue australiana, têm excelente visão e são capazes de discriminar a distância e o tamanho de objetos que se movem a quase um metro de distância.

E a citação para este último exemplo: COMPORTAMENTO DE ATAQUE E PERCEPÇÃO DE DISTÂNCIA NO BULDOGUE AUSTRALIANO ANT MYRMECIA NIGRICEPS

Essas mesmas formigas até têm visão de cores, ao que parece. Por outro lado, as formigas militares africanas parecem ser cegas, embora até isso dependa da casta. Da Sociobiologia do exército hipogaeico formiga Dorylus:

  • Sobre os trabalhadores:

    Os olhos estão reduzidos ou ausentes.

  • Em homens:

    Os machos das formigas de exército realmente se parecem com vespas, tendo corpos grandes e robustos e olhos e asas bem desenvolvidos

Portanto, é bem possível que as formigas que você encontrou pudessem ver seus dedos.


Ant Wars

Se você olhar para as formigas como sociedades, há duas maneiras pelas quais elas podem se envolver no que chamamos de “Guerras”. Um deles é mais parecido com a maneira como os humanos pensam em travar guerras e batalhas entre as colônias da mesma espécie. O outro tipo envolve interações entre diferentes espécies de formigas. Ambos os tipos de conflitos são importantes para a biologia das formigas.

As guerras de formigas são uma interação direta e agressiva entre formigas de diferentes colônias. As formigas estão competindo com outras formigas. Por exemplo, se uma colônia monopoliza o fornecimento de alimentos, essa fonte não está disponível para outras formigas - essa é uma forma indireta de competição. Ant Wars no contexto da competição seria o conflito quando as formigas se engajam fisicamente em batalhas diretas umas com as outras. Na verdade, uma das coisas que torna as formigas interessantes é que elas têm conflitos dentro e entre as espécies.

História da Pesquisa

As Guerras das Formigas foram conhecidas e reconhecidas pela primeira vez antes mesmo de os biólogos modernos se interessarem por esse fenômeno. Por exemplo, até Charles Darwin escreveu sobre conflitos entre formigas. Existem referências ao sucesso das sociedades de formigas na Bíblia, porque as pessoas se interessaram e observaram esse fenômeno por milhares de anos. Em parte, as guerras de formigas chamam a atenção porque as batalhas entre colônias de formigas podem ser muito marcantes, muito óbvias, muito dramáticas, mas também porque as formigas são espécies sociais como os humanos, e há muita tentação de comparar e traçar paralelos entre as duas sociedades. É interessante ver essa história de comparações como conversa cruzada: há interesse em como a guerra de formigas pode confirmar ideias existentes ou nos dizer algo novo sobre o conflito humano, e também há interesse em aceitar a teoria que foi desenvolvida para o conflito humano e perguntando se isso pode nos ajudar a entender os conflitos das formigas.

Técnicas de Pesquisa

As formigas são insetos sociais, e a situação usual nas sociedades de insetos é que a colônia é uma unidade coesa e tem algum nível de integridade genética. Em outras palavras, existe uma estrutura familiar que mantém a colônia unida, embora essa estrutura possa ser um tanto complicada. A colônia desenvolve a habilidade de distinguir e reconhecer todos os seus membros. As formigas tendem a separar o mundo de uma maneira bastante simples, em duas classes: os membros da colônia e todos os demais. Existe uma identidade intragrupo muito forte que se desenvolve e une a colônia, pelo menos para a maioria das espécies e na maioria das circunstâncias.

Portanto, é provável que as formigas encontrem membros de outras colônias ou mesmo de outras espécies. Em um habitat que contém muitas espécies de formigas, as chances de colônias se chocarem, entre espécies, são muito altas. Esses tipos de interação são muito frequentes. Se uma colônia percebe que existe uma ameaça de perda de recursos, de perda de território, de outra espécie de formiga ou de outra colônia da mesma espécie, essa ameaça desenvolve uma resposta agressiva organizada, que às vezes pode levar a uma batalha real.

Evolução de armamento

As formigas são insetos antigos, estão presentes desde muito antes da separação do supercontinente de Gondwana. Isso remonta a mais de 100 milhões de anos e as formigas já existem há algum tempo antes de acontecer. É claro que as formigas se envolveram em guerras por muitas dezenas de milhões de anos, senão mesmo na ordem das centenas de milhões de anos.

As formigas têm uma variedade de armas que podem usar no Ant Wars. Isso sugere que esses conflitos agressivos foram muito importantes para sua evolução. Cientistas que estudam a evolução das formigas falam sobre a mudança no objeto de agressão das formigas que aconteceu à medida que elas evoluíram. Há muito tempo, as primeiras linhagens de formigas evoluídas tinham vertebrados (grandes animais terrestres como dinossauros, pássaros e mamíferos) como seus principais inimigos. Muitas dessas formigas foram equipadas com uma picada muito poderosa - essas formigas são muito boas para atacar inimigos como humanos, mas suas picadas geralmente não são tão eficazes em outros insetos.

À medida que as formigas evoluíam e se tornavam mais abundantes do ponto de vista ecológico, a pressão umas sobre as outras se tornava mais importante. Isso levou ao papel de maior inimigo das formigas passando de vertebrados para outras formigas. Parece um pouco contra-intuitivo, mas algumas linhagens de formigas realmente perderam o ferrão. Em muitas dessas linhagens, o ferrão foi modificado em um sistema de lançamento de armas químicas que é bom para ser usado contra outras formigas. É como se as formigas tivessem desistido de sua capacidade de lutar contra inimigos vertebrados como nós, em favor da capacidade de atacar, lutar e vencer batalhas contra outras formigas.

Na verdade, muitas formigas têm um tipo de armamento especializado que não é muito eficaz em mamíferos, mas funciona muito bem contra outras formigas. As fontes e os detalhes desses produtos químicos - onde exatamente no corpo eles estão sendo produzidos, quais produtos químicos são usados ​​- variam entre as espécies de formigas. Em diferentes tipos de formigas, você pode encontrar glândulas que são usadas no Ant Wars em quase todas as partes do corpo. Os produtos químicos também são extremamente diversos. Houve origens evolutivas independentes desse armamento que evoluiu em diferentes linhagens de formigas, que surgiram com diferentes soluções para esse problema comum.

As formigas têm todos os tipos de armas diferentes. A mordida geralmente está envolvida. Freqüentemente, as formigas cooperam e os membros de uma colônia agressiva fazem coisas como imobilizar membros das outras colônias ou cortá-los em pedaços enquanto o inimigo está sendo pressionado. As formigas são realmente desagradáveis. Há pelo menos uma espécie em que as operárias têm uma glândula muito grande no corpo e, quando ficam bastante perturbados, podem exercer pressão sobre ela e literalmente explodir, espalhando uma substância parecida com cola na área circundante. Outras formigas têm vários tipos de glândulas, às vezes na cabeça, às vezes no abdômen, que exalam substâncias químicas tóxicas que confundem seus inimigos. Assim, seus conflitos variam de lutas físicas a guerras químicas, assim como acontece com os humanos.

Faça amor não faça guerra

Há um fenômeno interessante que quase certamente foi afetado pela mudança do habitat humano. O que estamos vendo agora aconteceu repetidamente em todo o mundo - intrusões de formigas invasoras. Quando um inseto invasor é introduzido em um novo habitat pelos humanos, ele pode se espalhar massivamente e pode atingir densidades que são completamente sem precedentes em seu habitat nativo. Os intervalos de formigas invasoras podem cobrir áreas absolutamente monstruosas - milhares de quilômetros quadrados.

Uma possibilidade é que desistir das Guerras de Formigas, das batalhas entre as espécies e desenvolver a disposição de incluir membros de outras colônias em seu próprio ninho reduziu o custo em que essas formigas incorrem. Isso permitiu que aumentassem o tamanho da população, fossem bem-sucedidos e se tornassem competidores superiores. O que eles ainda fazem é tratar outras espécies como inimigas, ou como estrangeiras, mas não são agressivos dentro de sua própria espécie. O resultado é efetivamente uma única colônia de formigas se espalhando por milhares de quilômetros, ou milhares de milhas de distância. As formigas de uma extremidade da faixa poderiam ser introduzidas na outra extremidade da faixa e não interagiriam de forma agressiva. Isso está acontecendo repetidamente e é bastante surpreendente. Essas formigas que se tornaram invasoras bem-sucedidas não estão intimamente relacionadas umas com as outras, elas vêm de diferentes subfamílias de formigas e são muito diversas.

Isso sugere que a cooperação é um caminho para o sucesso. Claro, é uma questão de nível em que a cooperação está sendo expressa. Podemos novamente nos referir à comparação entre formigas e sociedades humanas. As pessoas são animais sociais e nós cooperamos, formamos alianças. As colônias de formigas têm um nível de cooperação e integração quase impossível de ser alcançado pelos humanos. Mas uma maneira pela qual os humanos quase sempre são diferentes das formigas é que mantemos, mesmo dentro do contexto de um grupo de parentesco ou unidade social, muita identidade individual.

Nós, humanos, ficamos muito entusiasmados com o comportamento abnegado e a generosidade e, no final, o que as pessoas fazem é uma dança delicada entre o egoísmo e a cooperação. As formigas diferem de nós nesse sentido. Dentro do grupo da colônia, o egoísmo e os incentivos individuais em grande parte foram perdidos ou desapareceram. As formigas ainda se envolvem em lutas entre grupos de colônias, mas é convincente e interessante que as espécies invasoras que abandonaram essas barreiras de colônia parecem ter maior sucesso ecológico.

Soldados vs Formigas do Exército

Os soldados são um tipo especial de formigas dentro das colônias de algumas espécies de formigas. Os soldados fazem parte da força de trabalho especializada em defesa. Nem todas as espécies de formigas têm soldados. A maioria das formigas possui apenas um tipo de operária. Para as espécies que produzem soldados especializados com corpos grandes, esses soldados diferem em comportamento do resto dos trabalhadores. Se a colônia for atacada são os soldados que irão para a frente e defenderão a colônia.

As formigas de exército (AA) são uma subfamília de formigas que possui vários comportamentos únicos. O que é especial sobre AA é que eles levaram a sociabilidade mais longe e a desenvolveram melhor do que provavelmente qualquer outro tipo de animal social que conhecemos, certamente melhor do que qualquer outro tipo de inseto social. Uma das características do AA que os torna tão interessantes é que eles fazem tudo socialmente. Todas as suas atividades são realizadas por um grande grupo de indivíduos que interagem intimamente. Não há atividade individual independente e os trabalhadores individuais nunca saem por conta própria.

Os únicos membros das colônias de AA que partem sozinhos são os machos. Os machos são produzidos ocasionalmente pela colônia, eles têm asas e deixam a colônia em busca de fêmeas jovens de outras colônias para acasalar. Todas as outras atividades nas colônias de AA são realizadas na companhia de companheiros de grupo ou de ninho. Não há batedores, nem forrageamento individual. Tudo é feito em um enxame de ação em massa. Você pode pensar em uma colônia de AA como uma unidade ininterrupta, quase como um organismo, como um pseudópode da ameba. É como se um ataque de alimentação de AA fosse um braço ou uma perna que nunca quebra seu contato com o corpo. E tudo o que eles fazem é altamente interativo e coordenado.

AA dá ótimos exemplos para pensar e estudar Ant Wars. Eles também são um pouco diferentes da maioria dos outros tipos de formigas. AA parecem dividir o mundo em 3 categorias: outras colônias da mesma espécie, outras espécies de AA e outros animais (incluindo outros tipos de formigas). E eles têm reações completamente diferentes a essas três categorias. Basicamente, AA não se envolve em Ant Wars com outros AA. No entanto, algumas das presas favoritas de AA são outras espécies de formigas.

Formigas-exército com larvas de um ninho de vespa invadido

Dentro da família de espécies AA, existem dois tipos diferentes de reação: ignorar ou evitar. Imagine AA forrageando & # 8211 eles enviam uma grande festa de invasão, um tapete de trabalhadores de AA que varre a floresta. Às vezes, um ataque de enxame como este se aproxima do ataque de enxame de outra espécie de AA. Nesta situação, seria de se esperar uma batalha espetacular entre duas massas de AA. Mas na maioria das vezes eles simplesmente se ignoram: os dois grandes grupos do enxame se cruzam quase como se o outro não existisse. É incrível ver.

O outro tipo de interação acontece muito raramente. Quando duas colônias da mesma espécie de AA se encontram e se contatam, elas rapidamente reconhecem que se encontraram com membros de outro grupo. Em vez de lutar, as duas colônias recuam em direções opostas, para longe uma da outra. Eles parecem ir longe para ficar o mais longe possível um do outro, o que pode incluir a mudança de uma colônia inteira ainda mais longe no meio do dia. Assim, dentro das espécies AA mostram evasão maciça e entre as espécies eles simplesmente se ignoram.

Quando os AA encontram outras espécies de formigas, por outro lado, eles quase invariavelmente atacam e tentam matar cada formiga daquela colônia. Os AA invadem e atacam colônias muito grandes de outras espécies de formigas como presas. Claro, as outras formigas revidam em muitos casos. Essas batalhas podem levar a enormes perdas de vidas em ambos os lados. A guerra entre uma colônia AA e uma colônia de presas que eles estão atacando é uma das batalhas cataclísmicas mais impressionantes de qualquer tipo na natureza. O AA normalmente acaba prevalecendo, mas eles podem sofrer grandes perdas ao fazer isso.

AA têm a capacidade de recrutar um grande número de companheiros de ninho quando descobrem o recurso valioso. Há evidências de que eles têm um produto químico especial para usar especialmente nesse contexto - um feromônio de recrutamento. Uma área de nova investigação sobre AA é seu kit de ferramentas químicas. Sabemos experimentalmente, funcionalmente, que eles têm feromônios diferentes, sinais químicos diferentes que usam para enviar mensagens diferentes, mas não sabemos quase nada sobre a química real desses sinais.

Em termos de tamanho físico, AA geralmente não são excepcionalmente grandes. Existem muitas outras formigas que têm um corpo muito maior do que AA. Mas a forma como AA alcança o sucesso é através da força dos números. Eles têm colônias de tamanhos enormes e tudo o que fazem eles fazem em grupos enormes e coordenados. Se uma colônia de AA o encontrar, você não será encontrado apenas por um batedor, mas essencialmente por uma grande parte da colônia simultaneamente. Automaticamente, você tem muitos indivíduos lá para lutar ou confrontar e explorar o que quer que encontrem e, ao contrário da maioria das formigas, eles não precisam esperar que o recrutamento aconteça. Eles respondem a tudo no ambiente como uma unidade social.

Formigas Exército vs Cortadores de Folhas

Uma espécie de AA nos trópicos do novo mundo com alguma regularidade invade colônias maduras de formigas cortadeiras. As formigas AA e cortadeiras nos trópicos do novo mundo são dois pináculos da evolução das formigas, no sentido de que têm colônias muito grandes, são altamente sofisticadas socialmente e têm muita divisão de trabalho. Quando AA ataca colônias de formigas cortadeiras maduras, os soldados de ambas as espécies alinham um rosto de soldados cortadores de folhas contra os soldados AA & # 8211 e se envolvem em batalhas absolutamente cataclísmicas que podem durar dias antes que o AA finalmente consiga romper a defesa e desça ao ninho da cortadeira e pilhe a ninhada.

As formigas cortadeiras possuem ninhos gigantes, grandes colônias e milhões de operárias em uma única colônia. Eles têm câmaras de massa enormes, com uma porção enorme jazendo no subsolo. Eles produzem soldados de corpo muito grande: um soldado pode pesar centenas de vezes o peso de um pequeno operário. Os soldados realmente não podem fazer muito trabalho para a colônia & # 8211 eles são enormes, são muito caros e seu propósito tem sido um mistério para os biólogos de formigas.

Se você observar como as formigas presas respondem aos ataques dos AA, há uma ampla gama de respostas. Algumas espécies lutam, para outras, as primeiras operárias de AA que aparecem levam a uma reação de pânico imediata, com toda a colônia de formigas presas evacuando o formigueiro. O que costumam fazer é agarrar os bebês, a prole, sair correndo e se distanciar. Lá eles ficam e esperam. Após a partida do AA, as formigas presas podem voltar para o formigueiro.

Pesquisa atual

Há muito interesse na biologia de formigas invasoras. As pesquisas começaram a reconhecer que aprender como as colônias se envolvem ou não em conflitos pode nos ajudar a entender as invasões biológicas e os impactos negativos que elas podem ter. Algumas dessas formigas invasoras estão causando enormes problemas ecológicos, não só para os humanos, mas também para a ecologia desordenada dos lugares que invadem. Eliminando espécies ameaçadas e mudando a estrutura do habitat, eles podem ter um efeito absolutamente monstruoso na ecologia.

Eles também são um problema para os humanos: eles entram nos alimentos, alguns deles picam, eles causam problemas médicos. De certa forma, é quase como falar sobre doenças emergentes. Compreender as guerras de formigas pode levar a pistas sobre as características das espécies de formigas que fazem com que sejam invasivas. Esperamos que nos ajude a responder a essas invasões e pode até mesmo prever quando é provável que aconteçam novamente. Portanto, muitas pesquisas sobre agressão de formigas e Ant Wars estão sendo feitas para ajudar a entender as invasões biológicas.

Outra ideia seria olhar para as espécies animais que exploram diretamente as Ant Wars. Muitas formigas têm outras espécies vivendo dentro de suas colônias. Esses são chamados de mirmecófilos ou amantes de formigas. São animais que vivem basicamente invadindo uma colônia de formigas. Geralmente são parasitas, mas seu efeito é muito pequeno. Esses animais desenvolvem a capacidade de se esconder das formigas, quase como se pudessem ser aceitos na colônia de formigas. O mecanismo de reconhecimento da colônia não funciona, de alguma forma eles o contornam. E aqueles animais que estão alinhados com a colônia de formigas, no sentido evolutivo, estariam muito interessados ​​no resultado da Guerra das Formigas. Em outras palavras, é ruim para eles se sua colônia for prejudicada. No entanto, não há evidências dessas espécies participando diretamente das batalhas, embora seja um palpite interessante.

Formiga obtendo melada de um pulgão (um mirmecófilo)

Estamos nos concentrando em duas coisas no meu laboratório agora. Um está investigando a evolução do cérebro, tentando entender como o sistema nervoso responde a diferentes ecologias, se o sistema nervoso mapeia os papéis sociais das formigas e os tamanhos do corpo. A outra linha em que estamos interessados ​​é o uso de AA para estudar a variação de temperatura e, possivelmente, o efeito das mudanças climáticas na genética e fisiologia animal. Achamos que o AA é um ótimo modelo para fazer isso, em parte porque as espécies de AA nos trópicos podem suportar faixas de elevação muito amplas: as mesmas espécies estão sendo expostas a temperaturas muito altas nas terras baixas e a temperaturas muito frias nas montanhas.

Perguntas abertas

Pesquisando vespas de papel em 2015, aprendemos que há uma grande mudança na estrutura do cérebro, no investimento do cérebro quando você passa de uma espécie solitária para uma espécie social. Isso potencialmente apóia a noção de que, quando você se torna social, suas demandas de capacidade cerebral e cognição individuais diminuem porque você pode compartilhar as informações e integrá-las com outros membros do grupo. É quase como se o processamento neural pudesse ser extraído no nível do grupo. Foi uma descoberta muito empolgante e esse tipo de análise precisa ser replicado em outros grupos de organismos sociais, para ver se o mesmo padrão se mantém. A razão pela qual isso é importante é que, se olharmos para sociedades de vertebrados, mamíferos, pássaros, peixes, a maioria deles mostra o padrão oposto. Em outras palavras, se você aumenta a sociabilidade, o investimento no cérebro também aumenta, enquanto nos insetos pode ser exatamente o oposto. Esta é uma área potencialmente muito empolgante.

Além disso, há uma série de perguntas sobre as megacolônias das quais falamos anteriormente que poderíamos fazer. Até onde realmente vai a integração dentro deles? Provavelmente é bastante local, as informações só podem ser compartilhadas em uma curta distância. É intrigante pensar nas colônias maciçamente integradas, embora seja improvável que haja compartilhamento de informações em distâncias muito longas. No entanto, é uma possibilidade interessante para uma história de ficção científica.


As formigas são fazendeiras habilidosas: elas resolveram um problema que nós, humanos, ainda temos que

As formigas cultivadoras de fungos são uma linhagem de insetos que depende de fungos cultivados para sua sobrevivência. Em troca de cuidar de suas plantações de fungos - protegendo-as contra pragas e patógenos, proporcionando-lhes condições de crescimento estáveis ​​em ninhos subterrâneos e fornecendo-lhes 'fertilizantes' nutricionais - as formigas obtêm um suprimento estável de alimento.

Esses sistemas de cultivo de fungos são uma expressão de uma organização coletiva notável, aprimorada ao longo de 60 milhões de anos de domesticação de culturas de fungos. Os sistemas agrícolas dos humanos, portanto, empalidecem em comparação, uma vez que surgiram apenas ca. 10.000 anos atrás.

Um novo estudo da Universidade de Copenhagen, financiado por um subsídio inicial do ERC, demonstra que essas formigas podem estar à frente de nós em termos de habilidades agrícolas. Há muito tempo, eles pareciam ter superado os principais desafios de domesticação que ainda temos que resolver.

"As formigas conseguiram manter um estilo de vida agrícola ao longo de 60 milhões de anos de mudança climática, e as formigas cortadeiras parecem ser capazes de cultivar uma única espécie de cultivar em diversos habitats, de pastagens a floresta tropical", explica Jonathan Z. Shik, um dos autores do estudo e professor assistente do Departamento de Biologia da Universidade de Copenhagen.

Por meio de trabalho de campo nas florestas tropicais do Panamá, ele e pesquisadores do Smithsonian Tropical Research Institute estudaram como as formigas cultivadoras de fungos usam a nutrição para administrar uma compensação entre os benefícios de produção cada vez mais especializados da cultivar e sua crescente vulnerabilidade à variação ambiental.

Formigas como fazendeiras espertas

Nós, humanos, criamos certas características - seja o sabor ou a textura - em nossas plantações.

Mas esses benefícios da domesticação da cultura também podem resultar em maior sensibilidade às ameaças ambientais de clima e pragas, exigindo o aumento do uso de pesticidas e irrigação. Simplificando, enfraquecemos as plantas em troca do sabor e rendimento certos. Jonathan Z. Shik explica:

"As formigas parecem ter enfrentado uma troca de vulnerabilidade de produção semelhante à medida que suas plantações se tornaram mais especializadas, mas também desenvolveram muitas maneiras inteligentes de persistir ao longo de milhões de anos. Por exemplo, elas se tornaram arquitetos impressionantes, muitas vezes escavando escavações sofisticadas e climatizadas câmaras de crescimento subterrâneas, onde podem proteger seus fungos dos elementos ", diz ele.

Além disso, essas pequenas criaturas também parecem capazes de regular cuidadosamente os nutrientes usados ​​no cultivo de suas plantações.

Para estudar como, Shik e sua equipe passaram mais de cem horas deitados no chão da floresta tropical em sacos de lixo ao lado de formigueiros. Armados apenas com uma pinça, eles roubaram pequenos pedaços de folhas e outros substratos das mandíbulas das formigas quando voltaram de suas viagens de forrageamento.

Eles fizeram isso enquanto as cobras deslizavam pela serapilheira e os macacos o espiavam da copa das árvores.

"Por exemplo, nossas análises nutricionais dos substratos de plantas forrageados por formigas cortadeiras mostram que elas coletam folhas, frutos e flores de centenas de árvores diferentes da floresta tropical. Esses substratos de plantas contêm uma mistura rica de proteínas, carboidratos e outros nutrientes, como sódio, zinco e magnésio ", explica Shik. "Esta mistura nutricional pode atingir as necessidades nutricionais específicas de sua safra de fungos."

O que podemos aprender com as formigas?

Ao longo dos anos, as formigas adaptaram sua coleta de folhas às necessidades do fungo - uma espécie de agricultura orgânica, sem os benefícios dos avanços tecnológicos que ajudaram os fazendeiros humanos ao longo dos milênios, pode-se dizer.

Alguém pode se perguntar: é possível simplesmente copiar seus métodos engenhosos?

"Como nossas safras de plantas requerem luz solar e, portanto, devem ser cultivadas acima do solo, não podemos transferir diretamente os métodos das formigas para nossas próprias práticas agrícolas. Mas é interessante que em algum ponto da história, humanos e formigas deixaram de ser caçadores - coletores para descobrir as vantagens do cultivo. Será fascinante ver como serão os sistemas de cultivo dos humanos em 60 milhões de anos ", conclui Jonathan Z. Shik.


É tudo uma questão de controle

Durante anos, os biólogos ficaram intrigados com a relação entre flatworm e formiga, mas os detalhes de como os parasitas manipulavam o comportamento das formigas permaneceram um mistério ", em parte porque até agora não fomos capazes de ver a relação física entre o parasita e o cérebro de formiga ", disse o co-autor do estudo Martin Hall, pesquisador do Departamento de Ciências da Vida do Museu de História Natural (NHM) em Londres, em um comunicado.

Tudo mudou quando uma equipe de cientistas examinou as cabeças e os corpos de formigas infectadas usando uma técnica chamada micro tomografia computadorizada, ou micro-TC. Este método combina microscopia e imagem de raios-X para visualizar as estruturas internas de pequenos objetos em 3D e com detalhes de tirar o fôlego.

Os pesquisadores decapitaram formigas preservadas, removendo suas mandíbulas para ter uma visão mais clara de suas cabeças, então mancharam e escanearam as cabeças e abdomens das formigas, junto com um corpo de formiga completo, eles escreveram no estudo.

Suas varreduras mostraram que uma formiga poderia ter até três vermes disputando o controle de seu cérebro, embora apenas um verme pudesse eventualmente entrar em contato com o próprio cérebro. Os sugadores orais ajudaram os parasitas a se prenderem ao tecido cerebral da formiga, e os vermes pareciam ter como alvo uma região do cérebro associada à locomoção e controle da mandíbula.

O sequestro dessa área do cérebro provavelmente permitiu ao verme dirigir a marcha mortal da formiga e travar suas mandíbulas em uma âncora de grama ou flor enquanto esperava para ser comida, relataram os autores do estudo.

Os resultados foram publicados online na terça-feira (5 de junho) na revista Scientific Reports.


As formigas têm sentimentos?

Os cérebros das formigas são menores e mais simples que o nosso, mas a mente coletiva da colônia pode ter sentimentos.

Perguntado por: Kevin McGrath, por e-mail

As formigas não têm emoções complexas, como amor, raiva ou empatia, mas abordam as coisas que consideram agradáveis ​​e evitam as desagradáveis. Eles podem cheirar com suas antenas e, assim, seguir trilhas, encontrar comida e reconhecer sua própria colônia.

Seu exoesqueleto tem pêlos sensoriais do lado de fora, mas eles provavelmente não podem sentir danos internos, e é por isso que os parasitas podem destruí-los se conseguirem entrar sem tocar os sensores.

O cérebro de cada formiga é simples, contendo cerca de 250.000 neurônios, em comparação com os bilhões de um ser humano. No entanto, uma colônia de formigas tem um cérebro coletivo tão grande quanto o de muitos mamíferos. Alguns especularam que uma colônia inteira poderia ter sentimentos.

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Seis fatos incríveis que você precisa saber sobre formigas

Crédito: Wikimedia Commons, CC BY-ND

Você viu formigas este ano? Na Grã-Bretanha, provavelmente eram formigas pretas de jardim, conhecidas como Lasius niger - a formiga mais comum da Europa. Entre 12.000 e 20.000 espécies, eles são o flagelo dos jardineiros - mas também fascinantes.

Os pequenos trabalhadores negros sem asas correm pelas calçadas, rastejam por suas plantas cuidando de pulgões ou coletam saborosos pedaços de sua cozinha. E as formigas voadoras que ocasionalmente aparecem em uma noite quente de verão são, na verdade, as irmãs reprodutivas dessas operárias não aladas. Aqui está o que mais você precisa saber:

1. A maioria das formigas que você vê são mulheres

As formigas têm um sistema de castas, onde as responsabilidades são divididas. A rainha é a fundadora da colônia e seu papel é botar ovos. As formigas operárias são todas fêmeas e esta irmandade é responsável pelo funcionamento harmonioso da colônia.

Suas tarefas variam de cuidar da rainha e dos jovens, forrageamento, policiamento de conflitos na colônia e eliminação de resíduos. Os trabalhadores provavelmente nunca terão seus próprios filhos. A grande maioria dos ovos se desenvolve como operárias, mas uma vez que a colônia está pronta, a rainha produz a próxima geração de reprodutores que irão iniciar suas próprias colônias.

O destino de uma formiga fêmea para se tornar uma operária ou rainha é determinado principalmente pela dieta, não pela genética. Qualquer larva de formiga fêmea pode se tornar a rainha - aquelas que recebem dietas mais ricas em proteínas. As outras larvas recebem menos proteína, o que faz com que se desenvolvam como operárias.

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

2. As formigas machos são basicamente espermatozoides voadores

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.

3. Depois do sexo, as rainhas não comem por semanas

Quando as condições são quentes e úmidas, as rainhas e os machos virgens alados deixam seus ninhos em busca de parceiras. Este é o comportamento visto no "dia da formiga voadora". Em L. niger, o acasalamento ocorre na asa, geralmente a centenas de metros de altura (daí a necessidade de bom tempo). Depois, as rainhas caem no chão e perdem as asas, enquanto os machos morrem rapidamente. Rainhas acasaladas escolhem um local de ninho e se enterram no solo, que ficou mais macio com as chuvas recentes.

Once underground, the queens will not eat for weeks—until they have produced their own daughter workers. They use energy from their fat stores and redundant flight muscles to lay their first batch of eggs, which they fertilise using sperm stored from their nuptial flight. It is the same stock of sperm acquired from long dead males that allows a queen to continue laying fertilised eggs for her entire life. Queens never mate again.

Deixe-os comer bolo. Crédito: Shutterstock

4. Home-making the ant way: cooperation, death and slavery

Sometimes two L. niger queens unite to found a nest. This initially cooperative association—which increases the chance of establishing a colony—dissolves once new adult workers emerge and then the queens fight to the death. More sinister still, L. niger colonies sometimes steal brood from their neighbours, putting them to work as slaves.

Slave-making has evolved in a number of ant species, but they also display cooperation at extraordinary levels. An extreme example of this is a "supercolony" of Argentine ants (Linepithema humile) which extends over 6,000km of European coastline from Italy to north-west Spain, and is composed of literally billions of workers from millions of cooperating nests.

5. Queen ants can live for decades, males for a week

After establishing her colony, the queen's work is not done and she has many years of egg-laying ahead of her. In the laboratory, L. niger queens have lived for nearly 30 years. Workers live for about a year, males little more than a week (although their sperm live longer). These extraordinary differences in longevity are purely due to the way their genes are switched on and off.

6. Ants can help humans and the environment

Ants have a major influence in ecosystems worldwide and their roles are diverse. While some ants are considered pests, others act as biological-control agents. Ants benefit ecosystems by dispersing seeds, pollinating plants and improving the quality of soil. Ants might also benefit our health, as a potential source of new medicines such as antibiotics.

So when you next see an ant, before you think to kill her, consider how fascinating she really is.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.


Study reveals how ants produce antibiotics

Like humans, ants sometimes struggle with infections. But unlike humans, some ants produce their own, strong antibiotics, on the surface of their body. A new study looked at which species can do this, and how in turn, their ability could enable us to develop better antibiotics.

The Thief Ant (Solenopsis modesta) produced the strongest antibiotics. Image credits: Michael Branstetter / AntWeb.

“These findings suggest that ants could be a future source of new antibiotics to help fight human diseases,” says Clint Penick, an assistant research professor at Arizona State University and former postdoctoral researcher at North Carolina State University, who is lead author of the study.

Researchers tested the antimicrobial properties associated with 20 ant species. Out of them, 8 didn’t produce any antibiotic (40%), but the rest did. In particular, one species produced an impressively powerful antibiotic.

“One species we looked at, the thief ant (Solenopsis molesta), had the most powerful antibiotic effect of any species we tested – and until now, no one had even shown that they made use of antimicrobials,” says Adrian Smith, co-author of the paper, an assistant research professor of biological sciences at NC State and head of the NC Museum of Natural Sciences’ Evolutionary Biology & Behavior Research Lab.

To assess the ants’ antibiotic-producing abilities, researchers used a solvent to remove all of the substances on the surface of each ant’s body. They then introduced these substances into a slurry of bacteria and compared how the slurry of bacteria grew for each of the ant species. The stronger the antibiotic, the less the bacteria would grow.


We've Been Looking at Ant Intelligence the Wrong Way

How intelligent are animals? Despite centuries of effort by philosophers, psychologists and biologists, the question remains unanswered. We are inclined to tackle this question using a top-down approach. It seems intuitive to start with our own assumptions about human intelligence, and design experiments that ask whether animals possess similar anthropomorphic abilities.

Do animals have a language, or a personality? Do they feel empathy or achieve abstract reasoning? This approach does suit the study of animals closely related to us, like apes. But is it relevant when studying animals such as insects?

Insects certainly display complex and apparently intelligent behavior. They navigate over long distances, find food, avoid predators, communicate, display courtship, care for their young, and so on. The complexity of their behavioral repertoire is comparable to any mammal.

However, they have a tiny brain, and probably because of assumptions about the limitations of tiny brains, researchers generally avoid seeking human abilities in insects. In his 1969 book, The Sciences of the Artificial, Herbert Simon contemplates an ant wandering on the beach:

Viewed as a geometric figure, the ant&rsquos path is irregular, complex, and hard to describe. But its complexity is really a complexity in the surface of the beach, not the complexity in the ant.

Simon explains that the complexity observed in the behavior is not necessarily in the ant, but in the interaction between the ant and the surrounding complex environment. This idea has allowed scientists to avoid any idea of an anthropomorphic intelligence, by looking instead for the simplest solutions to explain complex behavior.

Assume an animal is the simplest it can be, whilst looking for proof of a higher level of intelligence. With such an approach, research in insect intelligence is working bottom-up, with simple (and boring) initial explanations being steadily replaced by increasingly complex (and exciting) explanations.

Decades of bottom-up research have passed since Simon looked at his ant on the beach, and Simon himself would be surprised at how complex, and intelligent, insects are. The change of perspective that allowed him to profess the ant&rsquos simplicity has, in fact, revealed an alien complexity, one not driven by anthropomorphic considerations.

We now know that the path produced by a navigating ant is based on sophisticated mechanisms.

Ants use a variety of cues to navigate, such as sun position, polarized light patterns, visual panoramas, gradient of odors, wind direction, slope, ground texture, step-counting &hellip and more. Indeed, the list of cues ants can utilise for navigation is probably greater than for humans.

Counter-intuitively, years of bottom-up research has revealed that ants do not integrate all this information into a unified representation of the world, a so-called cognitive map. Instead they possess different and distinct modules dedicated to different navigational tasks. These combine to allow navigation.

One module keeps track of distance and direction travelled, and continually updates an estimate of the best &ldquobee-line&rdquo home. A second module, dedicated to the learning of visual scenery, allows ants to recognise and navigate rapidly along important routes as defined by familiar visual cues. Finally, ants possess an emergency plan for when both of these systems fail to indicate what to do: in other words, when the ant is lost. In this case, they display a systematic search pattern.

In our recent work, published in Proceedings of the Royal Society, we have discovered a fourth strategy: backtracking. We showed that ants keep track of the direction they have just been travelling, allowing them to backtrack if they unexpectedly move from familiar to unfamiliar surroundings.

From a human perspective, this seems sensible, and is probably what we would do if unexpectedly encountered an unfamiliar street while walking through town. What is most interesting, with regard to the cognitive sophistication or intelligence of the ant, is that ants display this backtracking behavior only if they had seen their nest&rsquos surroundings immediately prior to getting lost. This ensures that backtracking happens only when the ant is likely to be beyond the nest, rather than short of it.

Thus we have evidence that ants can also take into account what they have recently experienced in order to modulate their behavior. What&rsquos more, we have shown that the ant&rsquos navigational modules are not purely isolated. In the case of backtracking for instance, the experience of familiar visual scenery modulates the use of sky compass information.

Evolution has equipped ants with a distributed system of specialised modules interacting together. These results demonstrate that the navigational intelligence of ants is not in an ability to build a unified representation of the world, but in the way different strategies cleverly interact to produce robust navigation.

We need to keep in mind that this is only our current level of understanding. Even insect brains are far too complex to be fully understood in the near future. Perhaps we will have misjudged the intelligence of ants just as much as we think Simon did. However, we know that continued bottom-up research is the principled way to pull back the veil on insect intelligence, without the spectre of anthropomorphism.

Antoine Wystrach does not work for, consult to, own shares in or receive funding from any company or organization that would benefit from this article, and has no relevant affiliations.

This article was originally published at The Conversation. Leia o artigo original.


1. Ants have superhuman strength!

Yes, you did read that correctly. Ants are ridiculously strong. They have the ability to carry between 10 and 50 times their own body weight! The amount an ant can carry depends on the species. The Asian weaver ant, for example, can lift 100 times its own mass.

Why are ants strong?
This amazing strength is a result of their small size, believe it or not. The Arizona State University reports that because of their small size, ants&rsquo muscles have a greater cross-sectional area relative to their body size compared to larger animals. This means they can produce more force.


Zombie Fungus Enslaves Only Its Favorite Ant Brains

A parasitic fungus known to manipulate the brains of ants doesn't make slavelike "zombies" out of any old host.

Instead, the microorganism is somehow able to recognize the brains of different ant species, and releases its mind-controlling chemical cocktail only when in its preferred host, new research shows.

"Behavioral manipulation is such a complex [characteristic] that it only occurs when there's a very close coevolution between pathogen and host," said Charissa de Bekker, a molecular biologist at Pennsylvania State University and lead author of the new study, published in August in the journal BMC Evolutionary Biology.

"The theory is that every species of ant has its own species of fungi that it gets infected by," de Bekker told Live Science. [Mind Control: See Images of Zombie Ants]

Making zombies

Fungi of the genus Ophiocordyceps &mdash so-called zombie ant fungi &mdash need ants to complete their life cycle. When an ant comes across fungal spores while foraging, the fungus infects the insect and quickly spreads throughout its body.

Fungal cells in the ant's head release chemicals that hijack the insect's central nervous system. The fungus forces the ant to climb up vegetation and clamp down onto a leaf or twig before killing its hapless drone. It then grows a spore-releasing stalk out of the back of the victim's head to infect more ants on the ground below.

De Bekker and her colleagues wondered why different Ophiocordycepsspecies seem to infect only certain ants. "It could be for so many reasons," she said. "Maybe the ants have different life cycles. Or maybe they never encounter the spores."

To find out if Ophiocordyceps can zombify many ant species, the researchers focused on a fungal species known as Ophiocordyceps unilateralis sensu lato (a temporary designation until it's properly named). Discovered in 2009 by citizen scientist Kim Fleming in South Carolina, the fungus makes zombie ants out of two carpenter ant species, Camponotus castaneus e Camponotus americanus.

The team injected fungal material (in a liquid medium) into the two ant species, as well as Camponotus pennsylvanicus e Formica dolosa, which aren't known to be hosts to the fungus despite living in the same areas as the other ants. They also ran control experiments, in which ants were either left alone or injected with a fungus-free liquid.

The fungus killed all three of the Camponotus species, pulling its mind-control trick only on these two known hosts, the researchers found. (F. dolosa didn't survive long after any injection treatment.)

Uncovering mind-controlling chemicals

Next, de Bekker and her colleagues wanted to see if the fungus secretes a specific array of chemicals that allows it to manipulate the behavior of C. castaneus e C. americanus, but not other ants.

"We took the four species of ants that we used for the injection study, dissected their brains and kept [the brains] alive by putting them in an insect cell culture medium," de Bekker said. "We added the fungus to this medium and let it react to the environment, and then we extracted the medium, which had all of the molecules the fungus produced."

The medium from each ant contained thousands of unique chemicals, many of which were unknown. Using data from control experiments, the team weeded out chemicals likely produced by the brains or the fungus in response to the medium, leaving hundreds of chemicals secreted by the fungus in response to the ant brains.

Interestingly, the fungus produced a different chemical cocktail for each ant species, suggesting it "knows" the brains of its target hosts and reacts accordingly, de Bekker said. The fungus didn't coevolve with C. pennsylvanicus ou F. dolosa, so it's unable to produce the right cocktail to manipulate them.

The team was able to identify two compounds, guanidinobutyric acid (GBA) and sphingosine, that are likely involved in zombifying its two hosts &mdash these two compounds also appear to play a role in some neurological disorders, the researchers note. They found many other candidate compounds as well, but are unable to identify them yet.

"There's probably going to be the whole mixture of chemicals that has to be there in the right amounts, working together to manipulate the ants' behaviors," de Bekker said.