Tutti gli animali hanno bisogno di regolare la propria temperatura corporea e non possono sopravvivere a lungo se questa diventa troppo alta o troppo bassa. Gli organismi a sangue caldo come gli esseri umani hanno vari modi per farlo. Rilasciano calore sudando o dilatando i vasi sanguigni della pelle, mentre tremare o bruciare i grassi nel tessuto adiposo bruno ha l’effetto opposto.
Gli animali a sangue freddo come il pesce zebra, al contrario, non possono fare nulla di tutto ciò, quindi hanno una strategia diversa. Cercano luoghi nelle vicinanze che abbiano la loro “temperatura confortevole”, proprio come potremmo uscire al sole quando abbiamo freddo o cercare un po’ d’ombra quando fa troppo caldo. “Ci siamo fatti l’idea che gli organismi a sangue freddo utilizzano meccanismi cerebrali simili a quelli umani per trovare le condizioni di temperatura ideali per loro e che queste li aiutano a sapere dove andare”, spiega la professoressa Ilona Grunwald Kadow dell’Istituto di Fisiologia II dell’Università di Bonn e l’Ospedale Universitario di Bonn.
Le larve di pesce osservate “pensano”
Il pesce zebra è perfetto per testare questa idea perché le sue larve sono trasparenti. Ciò consente agli scienziati di guardare dentro il loro cervello mentre svolgono determinati compiti in laboratorio – e questi ricercatori hanno fatto proprio questo. “Gli animali sono stati geneticamente modificati per far sì che le loro cellule nervose producano un colorante”, spiega Grunwald Kadow dell’Ospedale universitario di Bonn, che è anche membro del settore di ricerca transdisciplinare “Vita e salute” dell’Università di Bonn. “Ciò ha fatto sì che i loro neuroni si accendessero quando erano attivi, permettendoci di vedere al microscopio quali aree del loro cervello stavano lavorando in quel preciso momento.”
Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno circondato gli animali con acqua che hanno reso più calda o più fredda. “Poi abbiamo osservato come avrebbero reagito”, spiega Virginia Palieri. Per il suo dottorato alla TUM, ha studiato il grado di somiglianza tra i meccanismi di regolazione della temperatura corporea utilizzati dagli animali a sangue freddo e le loro controparti a sangue caldo come gli esseri umani. “Questo ci ha detto che i pesci preferiscono una temperatura di 25,3 gradi Celsius. Non appena è diventata più fresca o più calda di qualche decimo di grado, hanno iniziato a cercare un ambiente più confortevole.”
Il “navigatore satellitare” aumenta le possibilità di trovare rapidamente le condizioni di vita ideali
In questo processo vengono attivate due parti del loro cervello, l’area preottica dell’ipotalamo (POA) e l’abenula dorsale. Il POA sembra essere il principale responsabile del rilevamento delle deviazioni dalla temperatura ideale del pesce. “Quando abbiamo disattivato il POA degli animali, hanno smesso di intraprendere le ricerche, anche quando la temperatura dell’acqua era in qualche modo lontana da quella che li faceva sentire a proprio agio”, dice Palieri. È interessante notare che anche i mammiferi come noi hanno un POA. “E questa regione del cervello è anche responsabile della regolazione della temperatura, anche in questi organismi molto più sviluppati”, spiega Grunwald Kadow. “In loro, tuttavia, è principalmente responsabile di azioni automatiche come sudorazione o brividi, comportamenti meno.” Tuttavia, lo studio ha rivelato che il “termostato” del cervello è estremamente antico, il che significa che si è sviluppato molto presto nel processo evolutivo.
L’habenula, da parte sua, agisce chiaramente come una sorta di “navigatore satellitare”, mostrando al pesce dove può trovare una temperatura confortevole e guidandolo direttamente lì. “Grazie al loro sistema di navigazione, gli animali possono orientarsi in modo molto efficiente e tornare rapidamente al punto con la temperatura migliore”, aggiunge il professor Ruben Portugues dell’Istituto di Neuroscienze della TUM e ricercatore del Cluster of Excellence ” SyNergy”, che ha condotto lo studio insieme a Ilona Grunwald Kadow.
La disattivazione della regione dell’habenula priva il pesce della sua capacità di orientarsi e lo costringe ad adottare una diversa strategia di ricerca simile ai batteri e ad altri organismi unicellulari: nuota per un po’ in linea retta e poi controlla se la temperatura è scesa cambiato a suo piacimento. Se è così, si procede nella stessa direzione; in caso contrario, sceglie a caso una direzione diversa e nuota di nuovo, ripetendo il processo finché non trova un posto con una temperatura più adatta.
Anche se sappiamo ancora molto poco su come funziona esattamente il sistema di navigazione del pesce zebra, si ritiene che coinvolga speciali “celle della bussola”. L’habenula potrebbe potenzialmente memorizzare la sua posizione, consentendole di ricostruire sequenze di movimento. “Vogliamo ora esaminare questa ipotesi più da vicino”, dice il professor Portugues. Ciò che è anche interessante è che questo sistema di navigazione chiaramente non viene utilizzato solo per cercare luoghi alla giusta temperatura. Aiuta anche a rilocalizzare aree con un buon livello di sale, pH o condizioni o risorse simili di cui i pesci hanno bisogno per sopravvivere.
Ciò dimostra quanto sia efficiente il cervello: una volta trovata la soluzione a un determinato problema, è ben felice di utilizzarlo anche per altri compiti simili. E questo non vale solo per le singole specie, poiché queste soluzioni sono state mantenute e migliorate nel corso dell’evoluzione.
Istituzioni coinvolte e finanziamenti garantiti:
Allo studio, finanziato dalla Fondazione tedesca per la ricerca (DFG), dalla Fondazione Volkswagen e dal Consiglio europeo della ricerca (ERC), sono stati coinvolti la TUM, l’Università di Bonn, l’Ospedale universitario di Bonn e la Ohio State University negli Stati Uniti.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
