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A prima vista api e vespe possono sembrare simili ma, sebbene appartengano entrambi allo stesso ordine di insetti chiamato Hymenoptera (imenotteri), le loro linee evolutive si sono separate milioni e milioni di anni fa.
Anche i loro nidi si somigliano per via delle celle esagonali, ma mentre le api mellifere costruiscono gli alveari usando la cera secreta dal loro addome, le vespe sociali, tra cui anche i calabroni, usano la carta, creata impastando legno e saliva. Ci sono poi altre differenze strutturali: le api costruiscono favi a doppia faccia verticale, mentre le vespe costruiscono favi a una faccia sola orizzontalmente, cioè con una singola apertura rivolta verso il basso.
È stato infatti scoperto che le celle esagonali costruite da questi due gruppi di insetti, nonostante una superficiale somiglianza nella forma, hanno origini evolutive completamente indipendenti. Esattamente come gli squali e i cetacei, nonostante siano lontanissimi da un punto di vista evolutivo, hanno sviluppato forme simili per meglio adattarsi all’ambiente acquatico, le api e le vespe costruiscono celle esagonali perché questa risulta essere la forma che massimizza la forza della struttura e l'area di stoccaggio, riducendo al minimo i materiali da costruzione necessari.
Ma quando questi insetti non possono costruire celle perfettamente esagonali risolvono i loro problemi “architettonici” allo stesso modo? A questa domanda risponde un gruppo di ricercatori il cui lavoro è stato pubblicato il 27 luglio sulla rivista PLOS Biology.
Gli scienziati hanno osservato che sia le api che le vespe operaie costruiscono esagoni di due diverse dimensioni: le celle più piccole vengono utilizzate per l'allevamento di altre operaie, mentre quelle più grandi sono riservate per l'allevamento di regine o di maschi riproduttori. Questa differenza nelle dimensioni delle celle crea, però, un problema architettonico: come possono due esagoni di dimensioni diverse trovarsi l’uno di fianco all’altro nello stesso alveare?
Per determinare in che modo le diverse specie risolvono questo problema, i ricercatori avevano bisogno di osservare contemporaneamente immagini sia delle celle delle operaie che di quelle di maschi e regine nello stesso favo.
Il primo autore, Michael L. Smith, professore assistente presso il Dipartimento di scienze biologiche della Auburn University e membro affiliato del Max Planck Institute for Animal Behavior, ha contattato ricercatori di tutto il mondo per ottenere queste immagini. Poi è stato utilizzato un software personalizzato per estrarre le misure per ognuna delle 22.745 singole celle.
In alcune specie, come Metapolybia mesoamerica, i due tipi di celle hanno le stesse dimensioni, evitando così ogni tipo di problema; in altre specie, come Apis andreniformis, le celle “reali” sono, invece, fino a 2,7 volte più grandi delle celle “operaie”.
Esaminando 10 specie, i ricercatori hanno scoperto che con l'aumentare della differenza di dimensioni delle due celle, le operaie iniziano a costruirne anche alcune non esagonali. Queste cellette irregolari hanno solitamente 5 o 7 lati: la prima viene costruita confinante con una cella operaia e l’altra a 7 lati, confinante a sua volta con una cella reale.
Questo modello di costruzione è stato osservato in tutte le specie di api e vespe che presentano una differenza di dimensioni nella costruzione delle loro celle. Questa scoperta dimostra non solo che questi insetti non costruiscono esclusivamente le loro “famose” celle esagonali, ma dimostra anche che entrambi i gruppi risolvono lo stesso problema con simili configurazioni non esagonali.
Gli scienziati hanno quindi costruito un modello matematico in grado di prevedere, in base alla differenza delle dimensioni tra i due tipi di celle esagonali, quante celle non esagonali devono essere incorporate nella struttura.
Sorprendentemente, i ricercatori hanno osservato che queste specie costruiscono anche celle di dimensioni intermedie nella regione di transizione. Queste sono sempre esagonali, ma consentono agli insetti di ottimizzare lo spazio senza ricorrere a celle non esagonali.
Questi stessi meccanismi di ottimizzazione sono stati adottati in tutte le specie di api e vespe studiate, nonostante siano separate da oltre 179 milioni di anni di evoluzione e utilizzino materiali da costruzione diversi.
«Una volta che siamo stati in grado di tracciare tutti i dati, i risultati sono stati sorprendenti: si poteva vedere come le api e le vespe utilizzassero celle di dimensioni intermedie per ottenere un cambiamento di dimensione graduale, ma anche con quanta coerenza le celle non esagonali fossero disposte nel favo» ha commentato Smith.
Questo studio ha mostrato come le comunità di imenotteri possono costruire strutture adattive e resilienti senza un controllo centralizzato: non c'è un singolo "architetto" di api o vespe che costruisce l'intera struttura, invece, sono a centinaia gli individui che contribuiscono al prodotto finale.
