Un team internazionale di biologi e fisici teorici di Dresda (Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems), Cambridge, Regno Unito (Babraham Institute) e Atene (BSRC "Alexander Fleming") ha affrontato questo paradosso utilizzando esperimenti su vespe di carta. Le vespe di carta sono insetti sociali che mostrano la divisione sociale del lavoro, con alcuni insetti specializzati nel foraggiamento e altri compiti (lavoratori) mentre un singolo insetto diventa la regina specializzata nella produzione di prole.

Mentre questa divisione del lavoro rimane stabile per l'intera vita della regina, quando la regina viene rimossa dal nido o muore, le lavoratrici rimanenti possono cambiare rapidamente comportamento e stabilire una nuova regina. A causa di questo comportamento, le vespe di carta fungono da banco di prova sperimentale per studiare la plasticità biologica.

Durante le gite all'habitat nativo delle vespe a Panama, gli scienziati hanno condotto esperimenti in cui hanno rimosso la regina dalle società di nidificazione e quindi hanno misurato come i restanti lavoratori ristabiliscono una nuova regina.

In questi esperimenti, la ricerca ha combinato diversi strumenti sperimentali come registrazioni video e profili molecolari dettagliati del cervello degli insetti per seguire questo processo simultaneamente su scale spaziali molto diverse dell'organizzazione biologica al fine di studiare l'interazione tra i processi molecolari e le interazioni sociali.

"L'uso degli insetti sociali per studiare la plasticità ci ha dato l'opportunità unica di mettere in relazione i processi molecolari, individuali e sociali nel tempo a livello dei singoli insetti, cosa che non è fattibile quando si studiano le cellule nei tessuti dei mammiferi", afferma il dott. Solenn Patalano che ha condotto il esperimenti.

Impiegando la teoria, i ricercatori, guidati dal dottor Steffen Rulands, hanno poi districato i diversi processi che portano alla creazione di una società stabile e alla capacità dei lavoratori di stabilire una nuova regina. Hanno scoperto che le vespe di carta controbilanciano l'espressione dei geni che stabiliscono un comportamento da regina con combattimenti aggressivi che reprimono gli stessi geni.

I loro calcoli hanno mostrato che ciò consente a queste società di distinguere tra diversi tipi di perturbazioni che colpiscono il nido:le perturbazioni intrinseche colpiscono gli insetti indipendentemente l'una dall'altra e sono attivamente soppresse dalla società. Le perturbazioni estrinseche colpiscono l'intera società e la società reagisce plasticamente.

"È affascinante vedere come queste società riescano a combinare processi che si verificano su scale di ordine di grandezza diverse per superare un apparente paradosso", afferma Adolfo Alsina, che ha svolto il lavoro teorico. Le intuizioni acquisite dagli insetti sociali potrebbero in futuro essere applicate per comprendere la plasticità in altri sistemi biologici, come la riprogrammazione delle cellule in cellule staminali nelle terapie rigenerative.

La ricerca è stata pubblicata su Cell Systems . + Esplora ulteriormente

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