La armadura de cuerpo mineral protege a algunas hormigas cortadoras de hojas en la batalla

Las hormigas obreras cortadoras de hojas pueden parecer indefensas contra una hormiga soldado enemiga muchas veces su tamaño. Pero algunas de las hormigas más pequeñas tienen un secreto: todo su cuerpo está cubierto con una capa delgada pero resistente de armadura mineral.

Es la primera vez que este tipo de mineralización externa de todo el cuerpo se ha encontrado en un insecto adulto, informan los investigadores en línea el 24 de noviembre en Comunicaciones de la naturaleza.

“Encontré hormigas de roca”, recuerda el biólogo evolutivo Hongjie Li que le dijo a su colega, el biólogo evolutivo Cameron Currie, cuando llegaron los primeros resultados experimentales del recubrimiento duro. “Todavía puedo sentir la emoción ahora”, dice Li.

El descubrimiento fue fortuito, dice Currie, de la Universidad de Wisconsin-Madison, que ha estado estudiando las hormigas cortadoras de hojas durante más de 20 años. Su laboratorio había estado examinando las interacciones entre las hormigas y sus microbios externos, que se cree que juegan un papel fundamental en las hormigas. prácticas de agricultura (SN: 23/4/20), cuando el equipo encontró un brillo blanco en los exoesqueletos de Acromyrmex echinatior hormigas obreras.

Ese recubrimiento tenía que desprenderse para que los investigadores pudieran examinar la estructura del exoesqueleto con mayor detalle. Así que Currie le encargó a Li, entonces un estudiante postdoctoral en el laboratorio de Currie que ahora está en la Universidad de Ningbo en China, que lo elimine. Pero nada pareció funcionar, lo que sugiere que el recubrimiento no era una cera u otro compuesto a base de carbono. Luego, mientras se cepillaba los dientes, Li tuvo una epifanía: enjuague bucal. Ayuda a eliminar todo tipo de residuos de alimentos sin dañar la lengua y puede disolver los depósitos minerales en los dientes, por lo que Li decidió probar el líquido.

El enjuague bucal funcionó y también le dio al equipo la primera pista de que el recubrimiento era de naturaleza mineral. Otros exámenes químicos, de rayos X y microscópicos revelaron una fina capa de calcita que contenía altos niveles de magnesio.

Para ver qué tan protectora es la armadura, los investigadores probaron la dureza del exoesqueleto de la hormiga empujando piezas blindadas y no blindadas hasta que se formó una hendidura. A pesar de ser un mero 7 por ciento del grosor total del exoesqueleto, el recubrimiento de calcita al menos duplica la dureza del exoesqueleto, encontró el equipo.

El descubrimiento es sorprendente, dice Duncan Murdock, paleobiólogo del Museo de Historia Natural de la Universidad de Oxford, aunque quizás no del todo inesperado, agrega. Eso es porque las hormigas son primas lejanas de los cangrejos y otros crustáceos, que generalmente tienen exoesqueletos mineralizados.

No está claro cómo está hecha la armadura, aunque Currie cree que hay bacterias involucradas. Si es así, esta podría ser otra forma en que el microbioma de las hormigas hace una gran diferencia en la supervivencia de los insectos.

El equipo también probó qué tan bien la armadura protegía a las hormigas en peleas con otras especies de hormigas más grandes. En batallas escenificadas entre un trío de trabajadores y una hormiga soldado solitaria de una especie diferente, Atta cephalotes, esta armadura mineral inclinó la balanza por sí sola a favor de los trabajadores, dicen los investigadores. Casi todas las hormigas que fueron criadas para no producir armadura fueron asesinadas por la hormiga soldado, mientras que la gran mayoría de las hormigas armadas sobrevivieron.

Izquierda: hormiga soldado; derecha: primer plano de la armadura de calcita en una hormiga más pequeña
Gracias a una fina capa de calcita (que se muestra en un primer plano a la derecha) en su exoesqueleto, el pequeño Acromyrmex echinatior hormiga obrera es capaz de sobrevivir a los ataques de un mucho mayor Atta cephalotes soldado.De izquierda a derecha: Caitlin M. Carlson; H. Li y col. /Comunicaciones de la naturaleza 2020

Robert Schofield, un biofísico de la Universidad de Oregon en Eugene, no está convencido de los datos de la batalla y se pregunta si las hormigas sin armadura tenían otras diferencias que pudieran haber llevado a su desaparición. Aún así, está intrigado y planea investigar recubrimientos similares que ha visto en otras hormigas cortadoras de hojas.

Currie también planea examinar otras hormigas, con la esperanza de determinar qué tan extendido está el fenómeno de la armadura. Descubrir cómo se forma el revestimiento delgado pero resistente, dice, podría algún día resultar útil para las personas en el desarrollo de revestimientos protectores para todo tipo de productos.

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