Memoria e ricerca di cibo nelle farfalle Heliconius

Gli animali hanno modi diversi di percepire e ricordare le cose nel loro ambiente. Queste abilità sono collegate alle loro necessità di sopravvivenza e riproduzione. Il modo in cui ogni specie ha sviluppato le proprie capacità di pensiero è stato dibattuto. Alcuni studi si concentrano sul fatto che gli animali abbiano abilità specifiche per determinati compiti o se abbiano capacità di pensiero più generali. Altri esaminano se alcune parti del cervello di un animale si siano sviluppate in modi specifici o se la dimensione complessiva del cervello sia importante.

Per gli insetti, una parte importante del cervello si chiama corpo fungo. Questa parte è fondamentale per elaborare informazioni sensoriali, apprendimento e memoria. Gli insetti hanno cellule cerebrali speciali chiamate Cellule di Kenyon, che si connettono e formano strutture che aiutano l'insetto ad apprendere e ricordare informazioni. Il modo in cui queste cellule di Kenyon si connettono può mostrare quanto bene un insetto possa formare ricordi, specialmente legati a diversi sensi.

Insetti di specie diverse hanno modi vari di ricevere informazioni sensoriali, e queste differenze possono essere viste nella struttura dei loro corpi fungo. Alcuni insetti ricevono tipi di input sensoriali più variegati in specifiche aree dei loro corpi fungo. I cambiamenti nel modo in cui queste aree si connettono sono legati a come si formano i ricordi, e mostrano che diversi input sensoriali possono avere effetti diversi sulla memoria.

I corpi fungo sono noti per crescere in dimensione in vari gruppi di insetti. Tra le farfalle, le specie Heliconius hanno corpi fungo significativamente più grandi rispetto a specie a esse correlate. Questo ingrandimento è principalmente dovuto a un aumento del numero di cellule di Kenyon e a una maggiore area dedicata agli input visivi.

Le farfalle Heliconius si sono evolute per nutrirsi di polline, un comportamento non comune in altre farfalle. Raccogliendo attivamente polline da piante specifiche, queste farfalle ottengono nutrienti importanti. Questo nuovo comportamento alimentare è collegato a strategie di foraggiamento più complesse e a cambiamenti nei loro cicli di vita. Le farfalle Heliconius possono creare percorsi a lungo termine per raccogliere polline da fonti affidabili. In altri insetti, il foraggiamento di successo spesso dipende dal ricordare indizi visivi dell'ambiente.

I ricercatori hanno scoperto che le farfalle Heliconius sono brave a ricordare spazi sia in ambienti naturali che controllati. Queste farfalle vivono più a lungo dei loro parenti, il che consente loro di beneficiare maggiormente dal ricordare dove trovare cibo. Mostrano anche impressionanti abilità di ricordare colori e indizi visivi, indicando che i loro ricordi potrebbero funzionare in modo diverso rispetto ad altre specie.

In questo studio, i ricercatori hanno confrontato la memoria olfattiva a lungo termine tra quattro specie di farfalle per vedere quanto bene ricordano gli odori. Due di queste specie erano farfalle Heliconius, e due erano specie a esse correlate che non raccolgono polline. Nonostante le evidenze che le farfalle Heliconius abbiano memorie visive a lungo termine migliori, i ricercatori volevano vedere se performassero anche meglio con gli odori e se ci fosse una differenza nella memoria in base ai sensi.

Per prepararsi agli esperimenti, le farfalle sono state allevate in ambienti controllati per garantire che fossero tutte simili in termini di background e opportunità di apprendimento. Una volta raggiunta l'età adulta, sono state messe in gabbie progettate per testare le loro preferenze per diversi odori associati a ricompense, come il cibo.

I ricercatori hanno usato odori di citronella e arancia che non avevano importanza specifica per le farfalle, ma erano neutri per scopi di test. Hanno creato stazioni di alimentazione codificate a colori e riempite con una soluzione di acqua e zucchero (stimolo positivo) o una soluzione amara (stimolo negativo) per vedere quanto bene le farfalle imparassero ad associare odori con ricompense.

Inizialmente, le farfalle sono state autorizzate ad esplorare queste stazioni di alimentazione per vedere le loro preferenze naturali prima di essere addestrate. Ogni farfalla è stata monitorata per valutare quanto bene imparava ad associare specifici odori con ricompense alimentari. Dopo quattro giorni di addestramento, le farfalle sono state testate di nuovo per vedere quanto bene ricordavano le associazioni che avevano appreso.

Dopo questo test di memoria, un altro esperimento ha esaminato come queste farfalle usassero i loro sensi in situazioni in cui indizi visivi e olfattivi erano in conflitto. Le farfalle sono state addestrate a preferire una combinazione di colore e odore, ma poi le associazioni sono state cambiate per vedere come reagivano quando le opzioni precedentemente preferite erano abbinate a quelle meno preferite.

I risultati hanno mostrato che le farfalle Heliconius potevano ricordare bene le loro associazioni apprese, indicando una forte Memoria a lungo termine sia per gli indizi olfattivi che visivi. Tuttavia, le farfalle Heliconius performavano meglio con la memoria visiva rispetto a quella olfattiva, mentre le specie a esse correlate avevano memorie olfattive più forti rispetto a quelle visive.

Nell'esperimento di conflitto, le farfalle sono state testate per vedere se preferivano indizi visivi o olfattivi quando entrambi erano presentati insieme. Le specie Heliconius hanno mostrato una tendenza a fare più affidamento sugli indizi visivi, ma questa preferenza non era completamente consistente in tutti i test e le specie. I risultati hanno mostrato una certa variabilità nelle loro risposte, suggerendo che entrambi i sensi giocano un ruolo importante nelle loro decisioni durante il foraggiamento.

Complessivamente, questi risultati supportano l'idea che le farfalle Heliconius abbiano sviluppato abilità di memoria visiva più forti, probabilmente a causa delle specifiche adattamenti legati al loro comportamento alimentare unico e alle esigenze ecologiche che affrontano. L'aumento delle dimensioni dei loro corpi fungo è correlato alla loro dipendenza dalle informazioni visive per navigare e ricordare i loro percorsi di foraggiamento.

Questo studio contribuisce alla nostra comprensione di come funzioni la memoria in diversi animali e come queste funzioni possano essere adattate per soddisfare specifiche esigenze ecologiche. I risultati sottolineano come alcune specie possano sviluppare capacità di memoria migliorate che si allineano con i loro comportamenti e stili di vita.

Mentre i ricercatori continuano a studiare come diverse specie apprendono e ricordano i loro ambienti, le farfalle Heliconius si distinguono come un caso unico. Le loro adattamenti forniscono preziose intuizioni sull'evoluzione della memoria e della cognizione nel regno animale.

Comprendere questi meccanismi aiuta a far progredire la nostra conoscenza sulle connessioni tra ambiente, comportamento e funzioni cerebrali, fornendo un quadro più chiaro di come gli animali si adattino e prosperino nei loro habitat. Queste intuizioni possono essere utili negli sforzi di conservazione e nella comprensione degli impatti più ampi dei cambiamenti ambientali sul comportamento animale e sulla sopravvivenza.