Sotto il baldacchino della foresta pluviale, un ruggito basso dagli insetti si sviluppa ai crescendo periodici come foglie color ramato e mandarino più grandi dei piatti della cena che scendono dai rami sopra. Ara scarlatte e tucani dalla cresta gialla emettono chiamate roca. Le scimmie cappuccine lasciano detriti dagli alberi su quattro biologi che si stanno muovendo lungo un tratto della foresta pluviale amazzonica, a poche ore di auto a nord di Manaus, in Brasile. All'interno di questo vasto tratto di giungla, che corre ininterrottamente per centinaia di miglia fino al confine venezuelano, stanno cercando indizi per spiegare uno straordinario evento evolutivo.
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Da qualche parte vicino a questo punto 50 milioni di anni fa, dopo la scomparsa dei dinosauri, alcune specie di formiche iniziarono a coltivare e mangiare funghi. Di tutti gli animali sulla terra, solo queste particolari formiche, diversi tipi di coleotteri e termiti - e, naturalmente, esseri umani - coltivano il loro cibo. In qualche modo, questa nuova tribù di formiche, gli attini, passò - in termini antropomorfi - dall'essere cacciatori-raccoglitori agli agricoltori. Come e perché lo hanno fatto rimane un mistero allettante.
Ted Schultz, un entomologo ricercatore del Museo Nazionale di Storia Naturale della Smithsonian Institution, si inginocchia con l'intensità di un supplicante all'ingresso di un nido di formiche. Ha una zazzera di capelli neri come il catrame e occhi che ricordano grandi sfere di carbone dietro lenti spesse. L'oggetto di suo interesse è un nido di tagliafoglie, il più vistoso delle formiche attine.
Venti piedi su un vicino albero di tromba, le formiche posano su foglie appena germogliate, le mandibole si aprono, scolpendo eleganti mezzelune. Caricano queste talee, che pesano fino a dieci volte di più rispetto a loro, sopra la schiena e si dirigono verso casa, scendendo giù dall'albero in una linea ondulata non dissimile da una banda di trasandati pianisti ribelli. Da una certa distanza, le formiche, con eleganti cappelli verde neon, sembrano ballare.
Altre correnti di tagliatori di foglie scorrono dalle ombre attraverso foglie fragili e morenti, in una radura di terreno sabbioso vermiglio attorno a crateri nella terra. Superano formiche più grandi con mandibole di grandi dimensioni che vegliano vicino all'ingresso del nido, svanendo in canali sotterranei lunghi e curvi, che si aprono fino a migliaia di camere che si espandono giù e fuori attraverso lo sporco di roccia.
Milioni di formiche in un'area delle dimensioni di una piccola camera da letto riempiono i nidi. Una volta dentro le camere, i tagliatori di foglie lasciano cadere i loro pesi. Minuscole formiche da giardinaggio prendono il sopravvento. Puliscono, tagliano e piegano i bordi delle foglie, imbrattano le loro secrezioni e irruvidiscono le superfici. Su questi pezzi di foglia, che si allineano in file ordinate, le formiche posizionano poi pezzi di funghi nostrani.
Schultz e il suo stretto collaboratore, Ulrich Mueller, ecologo comportamentale dell'Università del Texas ad Austin, credono che la capacità dei tagliatori di foglie di crescere e raccogliere funghi sia simile all'agricoltura umana. Suggeriscono persino che gli esseri umani hanno qualcosa da imparare dalle formiche, indicando la recente scoperta che gli attini usano gli antibiotici per tenere sotto controllo le malattie all'interno dei loro funghi. "Hai mai provato a mantenere qualsiasi cosa ai tropici libera da parassiti per più di qualche secondo?" Dice Schultz. "Questo è un risultato sorprendente ". Forse, suggerisce, uno studio attento delle formiche offrirà modi per gli esseri umani di combattere le malattie o di coltivare in modo più sostenibile. "Queste formiche hanno un sistema di feedback positivo: 50 milioni di anni di agricoltura sostenibile", afferma Schultz.
Questo straordinario record sembra particolarmente toccante qui nella foresta pluviale. Durante il viaggio verso nord sulla nuova autostrada di 1.000 miglia che va da Manaus a Caracas, è evidente il modello di sviluppo a lisca di pesce che spoglia le ampie aree dell'Amazzonia, con nuove strade sterrate che si aprono a ventaglio in ogni direzione. Al contrario, "i tagliafoglie non distorcono le cose", osserva Schultz. “Potresti immaginare molti scenari in cui i nidi di formiche in queste foreste diventano sempre più grandi, in cui porterebbero questa agricoltura al punto in cui potrebbero ribaltare l'intero sistema. Ma non lo fanno. "
Schultz e Mueller sono tornati in Amazzonia per cercare di capire come la prima formica - la madre di tutte le formiche giardiniere - abbia iniziato a coltivare il cibo della sua colonia. Che aspetto aveva? Come si è comportata? E come mai ha gestito una trasformazione così importante?
Gli umani sono stati incuriositi dalle formiche tagliafoglie per secoli. Il Popol Vuh, l'antica cronaca Maya, celebrava le sue capacità di intelligenza e comunicazione. Charles Darwin, visitando per la prima volta la foresta tropicale del Brasile, fu colpito dalla loro ubiquità e laboriosità. "Percorsi ben battuti si diramano in ogni direzione, su cui si può vedere un esercito di foranger inarrestabili", scrisse nel 1839.
Qualche decennio più tardi, anche il grande naturalista inglese Henry Walter Bates, notando l'industria dei tagliatori di foglie e la grazia nel suo capolavoro del 1863, The Naturalist on the River Amazons, registrò anche una visione più oscura - quella dei contadini locali che consideravano le formiche un "terribile parassiti. ”Ma Bates, come altri osservatori, pensava che i tagliatori di foglie usassero le loro talee come protezione dalla pioggia. (Si chiamano anche formiche parasole.) Ci voleva un ingegnere ed ecologo autodidatta, Thomas Belt, per capire finalmente come venivano effettivamente utilizzate le foglie. Durante un'operazione di estrazione in Nicaragua, Belt ha scavato due nidi di tagliafoglie. Con sua sorpresa, riuscì a trovare pochi segni di foglie tagliate. Ad un attento esame del materiale marrone spugnoso che riempie le camere, tuttavia Belt notò “pezzi di foglie minuziosamente suddivisi, appassiti di un colore marrone e ricoperti di vegetazione e leggermente collegati tra loro da un minuto fungo bianco. . . . "I tagliatori di foglie, scrisse Belt nel 1874, " sono, in realtà, coltivatori e mangiatori di funghi ".
Non molto tempo dopo, William Morton Wheeler, il decano della ricerca sulle formiche di Harvard, scrisse un intero libro sui coltivatori di funghi. Ed Edward O. Wilson, che sarebbe poi succeduto a Wheeler come eminente studioso di formiche ad Harvard, ha soprannominato i tagliatori di foglie "tra i più avanzati di tutti gli insetti sociali".
Ma i ricercatori che hanno cercato di comprendere meglio le osservazioni rivoluzionarie di Belt hanno dovuto affrontare importanti ostacoli, in particolare per quanto riguarda l'identificazione del tipo di funghi che le formiche stavano crescendo. Gli scienziati in genere identificano un fungo attraverso il suo sporoforo, la parte della pianta che produce spore. Nei giardini delle formiche, tuttavia, gli sporofori raramente sono in evidenza per ragioni che rimangono poco chiare. "È come se le formiche avessero castrato il fungo", spiega Schultz. (In sostanza, le formiche propagano i funghi prendendo le talee.) Mancando un metodo per identificare i tipi di funghi, agli scienziati mancava metà della storia.
È qui che andarono le cose quando mueller e Schultz incontrarono per la prima volta la Cornell University alla fine degli anni '80. Lì si unirono con lo specialista dei funghi Ignacio Chapela, ora all'Università della California a Berkeley, e Stephen Rehner del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti a Beltsville, nel Maryland. Chapela estrasse i singoli ceppi di funghi dai giardini delle formiche e li tenne in vita. Utilizzando tecniche di genetica molecolare, Rehner ha quindi descritto le differenze tra i vari ceppi. Schultz ha eguagliato questi risultati con la sua analisi del DNA delle formiche associate. Nel 1994, il quartetto ha pubblicato uno studio sulla rivista Science che documentava l'interazione tra funghi e formiche. "Ora è chiaro", hanno scritto, "che l'origine del comportamento di crescita dei funghi è stato un evento estremamente raro, essendo accaduto solo una volta nella storia evolutiva delle formiche". Gli attini più sofisticati, ipotizzavano i ricercatori, si erano propagati un lignaggio di funghi per almeno 23 milioni di anni.
In un rapporto di follow-up quattro anni dopo, Mueller, Rehner e Schultz modificarono la saggezza accettata, sostenendo che i funghi attinici rappresentavano spesso una varietà di specie, non solo una passata fondando regine da nido a nido. Attini più "primitivi", hanno scritto gli scienziati, a volte condividono il loro fungo tra loro, anche con specie di formiche lontanamente correlate - una versione, suggerivano i biologi, della rotazione delle colture. "Siamo in grado di dimostrare che il fallimento del raccolto è un grosso problema nella loro vita", spiega Mueller. “Fanno la stessa cosa che hanno fatto gli umani, andando dai vicini a cercare un sostituto, a volte rubandolo, a volte travolgendo e uccidendo anche i vicini. L'abbiamo mostrato in laboratorio. La prossima cosa logica è cercarla in natura. "
La propensione degli scienziati a paragonare la fungicoltura delle formiche all'agricoltura umana ha attirato critici. Naomi Pierce, uno specialista di Harvard nelle interazioni formica / pianta, elogia il loro lavoro sul campo, ma pensa che trasformare le formiche in agricoltori potrebbe portare cose troppo in là. "Il problema è che puoi rimanere intrappolato dalla metafora", afferma. Le formiche, ovviamente, non svilupparono consapevolmente l'agricoltura. Proiettare l'intenzione umana sulle formiche, dice Ignacio Chapela, può accecare i ricercatori sui motivi per cui le formiche fanno quello che fanno.
Mentre Mueller e Schultz lavoravano sul rapporto delle formiche con i funghi, un team di biologi dell'Università di Toronto notava - e si chiedeva - la presenza di uno stampo persistente e devastante, chiamato Escovopsis, nei giardini attinici. Come è stato, hanno chiesto, che questo potente parassita non ha invaso regolarmente i nidi di attine? Prendendo atto di una polvere bianca sulla parte inferiore delle formiche attine, alla fine l'hanno identificato come un tipo di batteri, Streptomyces, che secerne gli antibiotici. Gli antibiotici stavano tenendo a bada l' Escovopsis . Ancora più importante, lo stavano facendo per lunghi periodi di tempo, senza che Escovopsis diventasse totalmente resistente.
Potrebbe esserci una sorta di "corsa agli armamenti in scena", afferma Cameron Currie, uno dei ricercatori di Toronto (ora all'Università del Kansas), in cui gli antibiotici attinici si adattano continuamente a qualsiasi resistenza accumulata nell'Escovopsis . Il parassita non è completamente spazzato via, ma neppure inonda il nido. Currie ora sta cercando di determinare da quanto tempo ha avuto luogo questo incendio chimico.
Un caso da manuale di simbiosi tra le formiche e i funghi improvvisamente ha dimostrato di avere quattro attori principali - o cinque, se si contano gli antibiotici prodotti dai batteri. Quando questi antibiotici non fanno il trucco, le formiche tagliano pezzi di funghi infetti e li trascinano lontano dal nido.
Nella foresta pluviale, l'alba non si è ancora interrotta; le formiche notturne Blepharidatta, parenti stretti degli attini, sono ancora al lavoro, trasportando minuscoli chicchi di cereali, che Mueller aveva sparso la sera prima. L'esca ha permesso a Mueller di rintracciare la Blepharidatta nel loro nido. Poiché Blepharidatta, che non coltiva funghi, è stato osservato portando con sé frammenti di funghi a vita libera, Mueller sospetta che possano essere sul punto di coltivarsi da soli. Mueller è particolarmente incuriosito da esperimenti in cui i Blepharidatta avvicinano i loro nidi a gruppi di funghi. "Stiamo cercando qualcosa di molto profondo nel passato evolutivo", afferma Mueller. “Alcune formiche in queste foreste hanno iniziato ad associarsi al fungo. E quella transizione è la stessa transizione che hanno fatto gli esseri umani. "
Mueller accende un proiettore. "Stiamo cercando di rintracciare le cose, ma non troveremo qui l '" antenato ", ovviamente", spiega. "Quello che stiamo cercando è una specie che ha conservato alcuni dei tratti che hanno caratterizzato l'antenato". Non è diverso dal modo in cui i linguisti visitano le popolazioni isolate per studiare come sono cambiati i modelli di discorso, dice. "È qualcosa di simile a ciò che stiamo facendo qui, osservando come il comportamento più primitivo potrebbe aver prodotto un comportamento più elaborato." L'evoluzione, in altre parole, si svolge in modo meno accurato delle linee chiare che potresti ricordare dalla scuola media e altro come un film in cui le sequenze possono ripetersi, rimanere invariate o addirittura correre all'indietro in una sorta di controarringa.
I pantaloni di Mueller sono rigati di sudore e fango, i bordi infuocati gli punteggiano il collo e le braccia e le zanzare gli ronzano vicino alle orecchie. "Siamo un po 'anormali nelle nostre ossessioni", ammette. “Siamo davvero all'estremo. Chi altri avrebbe sudato nella foresta per trovare queste stupide formiche! ”
Da bambino, dice Mueller, "non era molto interessato agli insetti". Forse perché suo padre, botanico della compagnia chimica Bayer, fu colpito da una misteriosa malattia tropicale contratta in una spedizione in El Salvador quando Ulrich era solo 4 anni. Mueller aveva 9 anni quando suo padre morì di malattia. Dopo aver abbandonato la scuola di medicina, ha letto il controverso libro di Edward O. Wilson Sociobiology (uno sforzo per collegare il comportamento di tutti gli animali, dalle formiche agli umani, in un'unica grande sintesi). Immediatamente ha saputo cosa voleva fare della sua vita, adottare "un approccio evolutivo per comprendere il comportamento animale, il comportamento sociale e quindi il comportamento umano".
Anche Schultz arrivò alle formiche attraverso un percorso tortuoso influenzato da Wilson. Cresciuto in una piccola città dai colletti blu a sud di Chicago, figlio di genitori che non andavano al college, Schultz frequentò una rigida scuola luterana. Lì, uno dei suoi insegnanti ha cercato di convincerlo che "le ossa di dinosauro sono state appena sepolte nel terreno da Dio per mettere alla prova la nostra fede".
Dopo essere uscito dall'Università di Chicago e essersi trasferito a ovest a San Francisco nei primi anni '70, Schultz ha svolto una serie di lavori - odontotecnico, tappezziere e stampante - prima di cimentarsi come scrittore di saggi critici sui fenomeni paranormali ( "Blobs From Space" e "Stranger than Science"). Mentre andava a lavorare una mattina, Schultz, allora trentenne, iniziò a leggere The Insect Societies di Wilson. Le formiche lo attiravano perché combinavano "fascino estetico" con tangibilità. "Stavo inseguendo molte cose che mi hanno riempito di meraviglia", ricorda Schultz. "Ma avevo bisogno di un criterio per capire non solo quelle cose che sembrano piene di meraviglia, ma quelle cose che sembrano piene di meraviglia e sono reali ."
Sebbene migliaia di formiche provenienti da dozzine di specie siano in movimento attraverso una fitta lettiera, Schultz è fissato su una particolare formica solitaria, che ha tagliato un pezzo di fungo selvatico e sta trascinando il bottino attraverso un tronco, oscillando sotto il suo carico. "Ehi, devi vederlo!" Grida Schultz a Mueller. È un Trachymyrmex, tra i più derivati, o "superiori", attini.
Schultz è eccitato. E sorpreso. Sebbene abbia letto di attini che trasportano funghi selvatici nei loro nidi, non ha mai visto uno che lo facesse davvero. E perché dovrebbero? L'introduzione di un fungo incompatibile potrebbe interrompere o addirittura distruggere l'intero giardino delle formiche. Cosa sta succedendo qui?
"Questo è un puzzle", dice Schultz. "Mi aspetterei che le formiche siano molto esigenti su ciò che portano nel nido, che abbiano una sorta di pregiudizio sensoriale che accetta i funghi" buoni "e rifiuta tutti quelli" cattivi ". Mueller nota che molte piante usano le formiche per i semi dispersi, anche se le formiche esercitano la scelta su ciò che raccolgono o rispondono solo alla seduzione delle secrezioni delle piante, rimangono poco chiari.
Schultz sembra decisamente stordito, anche se la formica e il suo fungo potrebbero capovolgere molte delle cose che lui e i suoi colleghi hanno scritto, per non parlare della maggior parte delle loro ipotesi. "Forse non è che la formica abbia trovato il fungo", suggerisce Mueller con un sorriso ironico. "Forse è che il fungo ha trovato la formica."
Sia Schultz che Mueller riconoscono i loro collaboratori ossessionati dai funghi per averli portati all'idea che i funghi traggono profitto tanto dal rapporto con le formiche quanto dalle formiche dai funghi. Trasportati dalle formiche, protetti da loro e curati in giardini giganteschi, i cloni fungini godono di capacità riproduttive molto al di là di ciò che potrebbero raggiungere incustoditi. Dopotutto, i funghi a vita libera spesso esistono solo su un piccolo campione di lettiera, che si riproduce solo una o due volte prima di morire. All'interno dei nidi, il fungo diventa, secondo Stephen Rehner, "immortale rispetto a uno dei loro parenti selvaggi".
Forse i funghi hanno sviluppato dei trucchi per ingannare le formiche nel muoverle e raccoglierle. Le secrezioni sulla superficie dei funghi potrebbero funzionare come droghe che alterano la mente, piegando le formiche al servizio dei funghi. “Penso che gli altri funghi stiano costantemente cercando di violare i codici chimici che aiutano le formiche a riconoscere i loro funghi da giardino, dicendo: 'Ehi, ho un buon sapore e un buon odore! Non puoi resistermi. Prendimi e portami a casa '', ipotizza Schultz. "Non sottovalutare il potere del fungo", intuisce Mueller.
In effetti, il pomeriggio successivo, Schultz ritorna da una gita con prove impressionanti di quel potere. Si era imbattuto in una gigantesca formica nera conosciuta localmente come una bala - feroce, con una potente puntura - stretta attorno alla cima di un ramo di arbusto. Era rigido e morto. Dalla parte posteriore della testa della formica, uno sporoforo marrone sporgeva in modo raccapricciante, come in una versione insetto del film Alien . Il fungo aveva infettato il corpo della formica, crescendo all'interno e consumandolo. Quindi, attraverso una specie di catalizzatore ancora da scoprire, il fungo aveva apparentemente spinto la formica a salire sulla cima di un ramo, dove le sue spore potevano essere sparse al massimo vantaggio. Lì, uno sporoforo spuntò attraverso la testa della formica e rilasciò le sue spore.
Dietro il sentiero e nella foresta, Schultz ambula, le tasche della camicia e dei pantaloni stipate di fiale piene di alcool. Si ferma accanto a un tronco, dando il via alla sua corteccia. Fuori una mezza dozzina di Acromyrmex, tagliatori di foglie che spesso costruiscono i loro nidi nei tronchi. Sotto gli insetti allarmati, un tripudio di fioriture di funghi marroni e marrone chiaro. "Sareste sorpresi dal numero di giardini di funghi presenti nella foresta", afferma Schultz. "Sono ovunque."
Dall'altra parte del poggio, inginocchiato nella terra, spia una minuscola creatura color polvere con una testa traballante e sovradimensionata. È un Cyphomyrmex, tra i meno studiati degli attini. Schultz si china su questa creatura, non più grande di una virgola, e la osserva attentamente.
Il lavoro sul campo in Amazzonia è molto più complicato dell'analisi genetica dei cadaveri nel comfort del laboratorio climatizzato di Schultz a Washington, DC Ma questo è l'unico modo per "sperimentare una biologia reale e non filtrata", dice. "È quella complessità che è quasi garantita per premiarti con qualcosa che non ti aspettavi." Forse il Cyphomyrmex rinuncerà a un piccolo pezzo del puzzle che Schultz e Mueller hanno dedicato alla loro carriera a mettere insieme. Nell'affrontare alcune delle più grandi domande nel cosmo, Schultz dice mentre studia l'andatura tortuosa della formica, è meglio “pensare in piccolo. Questo è fantastico dell'essere qui fuori. Pensare in piccolo apre a tutti i tipi di possibilità. "
