terça-feira, 9 de setembro de 2014

Formigas usam suas larvas para flutuarem em enchentes

Formigas da espécie Formica selysi construindo uma balsa com seus corpos em face das águas que se aproximam. Um novo estudo publicado na revista PLoS One mostra que as formigas obreiras adultas colocam larvas e pupas indefesas ao longo da base da balsa para ajudar manter todos à tona.
Foto: D. Galvez

Ao enfrentar as enchentes que se aproximam, as formigas usam seus bebês indefesos como flutuantes preservadores de vida - ao fixá-los na parte inferior dos botes salva-vidas que constroem com seus próprios corpos.

Os resultados, descritos em um artigo publicado na revista PLoS One, revelam que formiga-jangadas têm uma estrutura interna fascinante - aquela que maximiza a flutuabilidade do grupo e, assim, suas chances de sobrevivência. Mas, colocando a jovem ninhada de formigas na parte inferior do barco, expostos aos peixes, à fome e ao potencial risco de afogamento.

"Foi uma contribuição interessante. Ninguém tinha realmente olhado para essa ideia da ninhada como um dispositivo de flutuação", disse David Hu, um engenheiro mecânico do Instituto de Tecnologia da Geórgia, que não esteve envolvido no estudo. "Isso adiciona um nível de sofisticação para as jangadas que anteriormente não foi compreendida."

Os pesquisadores ficaram maravilhados com os incríveis poderes de organização das colônias de formigas. Como colméias e cupinzeiros, esses chamados super-organismos apresentam o que é conhecido como "inteligência coletiva", capaz de agir rapidamente de forma coordenada .

Formigas podem ser minúsculas sozinhas, mas é um adversário formidável em grande número. Elas constroem pontes com seus corpos para que outras possam, em seguida, caminhar ao longo delas, elas cercam intrusos até a morte com o calor do seu corpo, e quando um acontece inundações podem ligar-se e formar "jangadas" que flutuar para terrenos mais altos, mais secos. Um estudo ainda descobriu que a invasiva formiga-de-fogoSolenopsis invicta retêm bolsas de ar para formar uma camada protetora que ajuda mantê-las à tona .

Mas pesquisadores da Universidade de Lausanne, na Suíça questionaram se havia mesmo uma organização mais complexa para estas balsas de formigas. Afinal, quem são as infelizes formigas forçados a ficar na parte inferior da balsa? Havia uma razão para que elas fossem escolhidas para o trabalho? Elas estavam submersas na água, e, portanto, em maior risco de se afogar?

Os pesquisadores também se perguntaram se as formigas colocariam os membros mais valiosos ou vulneráveis, como a rainha e a jovem ninhada, longe da água. A rainha é importante porque ela é a mãe da colônia, e a ninhada - formada por jovens formigas em forma larval ou de pupa, incapazes de cuidar de si mesmas - não pode realmente se mover por conta própria e, provavelmente, necessitam de uma proteção extra.

Para testar sua hipótese, os cientistas foram para colônias de Formica selysi ao longo da margem do rio Rhone e pegaram um monte de formigas operárias, ninhada e rainhas. Levaram todos para o laboratório, colocando-as em grupos de 60 trabalhadores com rainhas e deram a algumas delas 10 jovens formigas da ninhada para cuidar. Foi quando eles começaram a levantar lentamente o nível da água, observaram como essas mini-colônias reagiram.

Com certeza, as formigas operárias colocaram a rainha no centro da jangada de formigas, protegida da água por todos os lados. Mas, para sua surpresa, as formigas pegaram os jovens indefesos da ninhada - larva e pupas - e alinharam seus corpos ao longo da base da balsa, onde estaria mais exposta à água.

Isso pareceu contraditório; não deve as formigas tentar proteger seus filhotes? Depois de submergir juntamente formigas adultas e sua ninhada jovem na água, os cientistas descobriram que as pupas e larvas eram realmente mais flutuantes do que os adultos.

Este sucesso geral das jangadas com a ninhada no fundo, parecia ser melhor do que as jangadas unidas apenas por formigas operárias adultas. 

Havia algumas ressalvas, salientou Hu: por exemplo, as jangadas de laboratório eram muito menores do que aquelas em estado selvagem, que pode levar uma colônia inteira de 100.000 ou mais membros. E dez da ninhada para 60 adultos foi uma relação muito alta para uma colônia de formigas, acrescentou.

Ainda assim, a pesquisa dá uma visão sobre como as formigas agem em cada um dos pontos fortes de seus membros. As formigas adultas fazem a ligação com mandíbulas e membros e movimentam-se para dar ao bote a sua estrutura; a ninhada não pode se mover, mas seus corpos flutuam (talvez porque eles têm mais teor de gordura, disse Hu) ajudam a manter todos à tona.

As jovens formiga parecia parecia sofrer efeitos negativos a longo prazo por serem colocadas para trabalhar assim, descobriram os pesquisadores. Elas chegaram com sucesso à vida adulta com a mesma taxa da ninhada que não foi usada para fazer a jangada viva.

Radiografias revelam os mistérios de balsas das formigas-de-fogo

Jangada viva formada por Solenopsis invicta (formigas-de-fogo) unidas.
Foto: Jeff abrams

As formigas-de-fogo estão entre os maiores engenheiros da natureza, famosas por trabalharem juntas para formar jangadas com seus próprios corpos que são quase impossíveis de afundar. Os pesquisadores já se perguntaram como eles fazem isso e, agora, ajudado por um freezer e aparelho de tomografia computadorizada, os cientistas do Georgia Institute of Technology, revelaram parte do mistério, o que poderia ser útil para os engenheiros humanos também.

Primeiro de tudo, por que  formigas-de-fogo (Solenopsis invicta) evoluiram a capacidade de formar jangadas vivas? Porque elas são originárias da floresta tropical brasileira, que é propensa a inundações. Quando o perigo aparece sob a forma de chuva forte, elas ligam as pernas, formando uma jangada viva que flutua para longe, levando a sua preciosa rainha.

Como elas vieram a evoluir o comportamento é uma pergunta; outra é a forma como elas se mantêm à tona, uma vez que cada formiga é mais densa do que a água, e iria afundar.

A resposta: "As formigas se conectam entre elas muito, muito, muito bem, mais do que pensávamos", diz o professor assistente David Hu da Georgia Tech. "Imagine que você tem uma centena de formigas, o que significa 600 pernas. Noventa e nove por cento dessas pernas será conectadas a um vizinho para que elas sejam muito, muito boas em manter essa rede." Antes disso, os cientistas tinham assumido que as ligações inter-formiga eram muito menos eficientes.

As formigas até mesmo usam suas mandíbulas para ficar conectadas com as outras, os cientistas descobriram. Uma vez que elas estão firmemente conectadas, elas esticar as pernas um pouco, a fim de aumentar a área de superfície da jangada, melhorando a sua flutuabilidade, especialmente em águas agitadas.

A fim de desvendar os segredos da construção da jangada das formigas-de-fogo, os cientistas da Georgia Tech congelaram jangadas inteiras em laboratório, e também examinaram os insetos individualmente usando tomografia computadorizada. Seus resultados foram publicados no Journal of Experimental Biology.

"Elas fazem isso de forma sistemática, com formigas maiores formando os núcleos centrais para os seus vizinhos menores se sustentarem", diz Hu. "Como um grupo, elas também mantêm espaços entre seus corpos, dando a balsa maior dinamismo." 

As formigas têm lições a ensinar aos engenheiros humanos, diz Hu. "Há um grande interesse em materiais ativos, pequenos robôs ou materiais que podem configurar-se, e agora nós sabemos que é muito possível para os cientistas fazer isso, é só seguir o que as formigas estão fazendo."

Uma coisa que tomografias computadorizadas não podem revelar é a forma como as formigas sabem para onde ir na jangada e o que fazer. Hu diz que é um mistério ainda a ser resolvido.

É importante ressaltar que, em fevereiro de 2014, um grupo de cientistas publicou um estudo na revista PLoS One com formigas de inundação (Formica selysi) na Suécia, mostrando que as formigas depositam sua rainha e as larvas no centro das balsas de emergência que formam, em cima de formigas trabalhadores e larvas - usando os jovens como dispositivos de flutuação relativamente mais dinâmicos.