Au cœur des forêts d'Amérique centrale et d'Amérique du Sud, deux espèces rivales de fourmis se livrent une course aux armements évolutive hors du commun. La bataille entre les fourmis coupeuses de feuilles géantes ( Atta cephalotes ) et leurs homologues épineuses ( Acromyrmex echinatior ) a poussé les deux espèces à développer une armure biologique unique, transformant ces minuscules insectes en guerrières hautement spécialisées.
Le revêtement blanc observé est l'armure de magnésium d'Acromyrmex echinatior
Les fourmis coupeuses de feuilles, connues pour leur capacité à défolier des arbres entiers, entretiennent une relation symbiotique avec un champignon particulier qu'elles cultivent dans des chambres souterraines. Ce champignon est leur seule source de nourriture et, pour la maintenir, les fourmis coupeuses de feuilles doivent constamment récolter de la végétation fraîche. Leur quête de feuilles mène souvent à des conflits territoriaux avec d'autres espèces de fourmis, en particulier les fourmis coupeuses de feuilles rivales.
L'objet immobile rencontre la force imparable
Au sommet de cette hiérarchie, les coupe-feuilles géants ( Atta cephalotes ) se distinguent non seulement par leur taille, mais aussi par leur armement étonnant. Leurs mandibules sont doublées de zinc, créant des lames acérées comme des rasoirs, suffisamment solides pour trancher la végétation et le corps des fourmis concurrentes. Ces mâchoires infusées de métal leur donnent un avantage considérable dans les combats, leur permettant de découper aussi bien les plantes que la chair avec facilité.
Les fourmis coupeuses de feuilles épineuses ( Acromyrmex echinatior ) n'ont cependant pas été distancées. En réponse à la menace croissante que représentent les mâchoires métalliques des coupeuses de feuilles géantes, ces fourmis ont développé un mécanisme de défense naturel : une fine couche d'armure qui recouvre leur exosquelette et durcit considérablement leur corps, offrant ainsi un bouclier protecteur contre les attaques physiques et les infections causées par des champignons pathogènes.
Une étude récente publiée dans Nature Communications s'intéresse aux propriétés remarquables de cette armure. À l'aide de techniques d'imagerie sophistiquées, telles que la diffraction des rayons X et la microscopie électronique, les chercheurs ont découvert que les cristaux de calcite enrichis en magnésium sont étroitement intégrés à l'épicuticule de la fourmi, créant ainsi une formidable barrière.
Une armure vivante
Mais il ne s’agit pas seulement d’une défense passive. L’armure chargée de magnésium durcit activement à mesure que les fourmis grandissent, un processus que les chercheurs ont confirmé par des expériences d’élevage en vie. À mesure que les fourmis grandissent, la couche biominérale s’épaissit, améliorant leur capacité à survivre aux rencontres agressives avec d’autres espèces de fourmis, y compris leurs rivales aux mâchoires métalliques. Des tests de nanoindentation, utilisés pour mesurer la dureté à un niveau microscopique, ont démontré que la couche biominérale augmente considérablement la résistance de l’exosquelette, offrant aux coupe-feuilles épineux un avantage concurrentiel dans leur monde hostile.
Les implications de cette découverte vont au-delà des champs de bataille du sol forestier. La présence de calcite riche en magnésium chez les insectes est une découverte sans précédent. Jusqu'à présent, on pensait que cette minéralisation était absente chez les insectes, malgré sa présence fréquente chez d'autres animaux comme les oursins et les mollusques. Cette découverte pourrait remodeler la compréhension des scientifiques de la biominéralisation chez les insectes et suggère que les structures de carbonate de calcium enrichies en magnésium pourraient être plus répandues dans la nature qu'on ne le pensait auparavant.
Dans le grand schéma de l'évolution, l'histoire des fourmis coupeuses de feuilles témoigne de la capacité d'adaptation de la nature. Ces fourmis ont développé des défenses sophistiquées qui non seulement assurent leur survie, mais repoussent également les limites de ce que l'on croyait possible en physiologie des insectes.
Alors que ces deux espèces se disputent la domination dans leur habitat commun, la question se pose toujours : jusqu'où ira cette course aux armements ? Pour l'instant, les coupe-feuilles épineux ont développé un bouclier à la hauteur de l'épée des géants, mais dans le monde en constante évolution de la nature, la prochaine percée pourrait être imminente.
Lectures complémentaires
Birkenfeld V, Gorb SN, Krings W. Composition élémentaire de la mandibule et propriétés mécaniques de différentes castes de la fourmi coupeuse de feuilles Atta laevigata (Attini ; Formicidae). Interface Focus. 12 avril 2024 ;14(2) :20230048. doi : 10.1098/rsfs.2023.0048. PMID : 38618230 ; PMCID : PMC11008964.
Li H, Sun CY, Fang Y, Carlson CM, Xu H, Ješovnik A, Sosa-Calvo J, Zarnowski R, Bechtel HA, Fournelle JH, Andes DR, Schultz TR, Gilbert PUPA, Currie CR. Armure biominérale chez les fourmis coupeuses de feuilles. Nat Commun. 24 novembre 2020;11(1):5792. est ce que je: 10.1038/s41467-020-19566-3. PMID : 33235196 ; PMCID : PMC7686325.
Schofield, RMS, Bailey, J., Coon, JJ et al. L'alternative homogène à la biominéralisation : les matériaux riches en Zn et en Mn permettent d'obtenir des « outils » organiques tranchants qui réduisent les besoins en force. Sci Rep 11 , 17481 (2021). https: //doi.org/10.1038/s41598-021-91795-y
Si vous souhaitez soutenir ce blog et êtes intéressé par les fournitures pour fourmis, consultez https://canada-ant-colony.com pour tous vos besoins en fourmis (si vous êtes au Canada)