Immagini di positroni altamente sensibili rivelano i modelli di distribuzione del cibo a breve termine nei gruppi di formiche

Come le formiche condividono il cibo in tempo reale

Quando osserviamo formiche radunate attorno a una macchia di zucchero sul marciapiede, è facile dimenticare che quello che succede dopo—come quel cibo viene distribuito—è un processo sociale complesso. Questo studio scava in quel mondo nascosto usando strumenti più familiari dai scanner per il cancro ospedalieri che dai giardini. Seguendo piccole tracce di radioattività all'interno di formiche vive, i ricercatori rivelano, minuto per minuto, come un boccone di zucchero preso da un’operaia venga distribuito, o talvolta non distribuito, nel gruppo.

Un nuovo modo di osservare flussi nascosti

Capire come il cibo si muove attraverso un gruppo di formiche può fare luce su come gli animali sociali condividono risorse, coordinano il lavoro e si adattano a condizioni variabili. Studi precedenti hanno usato liquidi colorati o fluorescenti per tracciare il cibo, o metodi radioattivi più datati che producevano solo istantanee occasionali. In questo lavoro, il team ha adattato una tecnica di imaging medico chiamata imaging di positroni per seguire il flusso di cibo in modo quasi continuo e con alta sensibilità. Hanno miscelato una forma a lunga vita di sodio emittente positroni nell’acqua zuccherata, hanno dato questo cibo marcato a una singola operaia della formica invasiva «yellow crazy ant» e poi hanno lasciato che quell’operaia rientrasse nel gruppo. Mentre le formiche praticavano la trofallassi, il sistema di imaging ha registrato dove lo zucchero radioattivo andava nel tempo, senza danneggiare gli insetti.

Osservare cento formiche condividere un pasto

I ricercatori hanno prima esaminato gruppi numerosi di circa 100 operaie. A una formica è stato permesso di bere lo zucchero marcato e poi è stata posta in un contenitore con le compagne di nido, che era posizionato tra due rivelatori opposti. Per tre ore, il sistema ha catturato un filmato che mostrava punti luminosi dove si trovavano le formiche con concentrazioni di cibo. Per trasformare questo filmato in numeri, il team ha creato un «indice di dispersione»—una misura di quanto in modo disomogeneo il cibo fosse distribuito nel gruppo. Un valore alto significava che poche formiche detenevano la maggior parte del cibo; un valore basso indicava che molte formiche avevano quantità simili. In due dei tre esperimenti, l’indice è sceso rapidamente in circa 20 minuti e poi si è stabilizzato, indicando che il cibo era stato ampiamente condiviso tra molte operaie.

Quando la condivisione si arresta invece di diffondersi

Il terzo esperimento su gruppi numerosi racconta una storia diversa. All’inizio il cibo cominciò a diffondersi, ma dopo circa 15 minuti tornò concentrato nuovamente in poche formiche, e questo schema di diffusione e riconcentrazione si ripeté. Misurazioni successive della radioattività in ogni individuo hanno confermato che, in questo trial, solo circa la metà delle formiche ha ricevuto del cibo marcato. Gli autori suggeriscono che ciò possa riflettere differenze nei tipi di operaie presenti. I gruppi di yellow crazy ant includono bottinatrici che tendono a donare cibo e nutrici che tendono a riceverlo. Poiché il terzo trial ha riutilizzato la stessa colonia fonte poco dopo un campionamento precedente, potrebbe aver contenuto principalmente operaie non bottinatrici, alterando il modo in cui i nutrienti venivano scambiati.

Ingrandire gli scambi tra singole formiche

Per osservare la condivisione del cibo a livello delle interazioni individuali, il team ha condotto un secondo tipo di esperimento usando solo 12 operaie. Anche in questo caso una formica ha bevuto lo zucchero marcato prima di unirsi al gruppo, ma questa volta ogni formica è stata contrassegnata con un motivo colorato e filmata dall’alto con una telecamera standard mentre il sistema di imaging di positroni registrava il segnale radioattivo. Utilizzando un software di tracciamento, i ricercatori hanno convertito il video in dati di posizione continui per ogni insetto e poi li hanno combinati con i dati di imaging. Questo ha permesso di stimare, secondo per secondo, quanto zucchero marcato ogni formica trasportava e come quella quantità cambiava quando le operaie si incontravano e scambiavano cibo. I risultati hanno mostrato chiaramente che le formiche si raggruppavano poco dopo l’inizio e che lo zucchero marcato si spostava dall’operaia inizialmente nutrita verso le sue vicine.

Cosa significa per lo studio della vita sociale

Unendo l’imaging in stile medico con un tracciamento accurato, questo studio introduce un nuovo modo di osservare come gli insetti sociali condividono il cibo sia in gruppi grandi sia piccoli. Il metodo è sufficientemente sensibile da rilevare quantità molto piccole di cibo e abbastanza flessibile da funzionare in specie in cui i coloranti sono difficili da vedere. I risultati mostrano che il cibo non sempre diffonde in modo uniforme attraverso un gruppo: a volte viene rapidamente condiviso in modo ampio, altre volte circola principalmente tra pochi individui, probabilmente a seconda di quali operaie sono presenti e dei ruoli che svolgono. Per i non specialisti, il messaggio chiave è che un gruppo di formiche si comporta un po’ come un organismo vivente, con «organi» specializzati e «percorsi circolatori» per il cibo—e ora, per la prima volta, possiamo osservare quella circolazione interna dispiegarsi in tempo reale.

Citazione: Suzui, N., Yamaguchi, M., Higashino, S. et al. Highly sensitive positron imaging reveals short-term food distribution patterns in ant groups. Sci Rep 16, 6833 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36930-3

Parole chiave: comportamento sociale delle formiche, condivisione del cibo, imaging con radioisotopi, trofallassi, foraggiamento collettivo