Biozoologica

Microzoologia

E Bruner — Fri, 17 Feb 2012 07:00:54 +0000

Gli estremi attraggono sempre l’attenzione. In zoologia, interessano il giornalista perché fanno notizia di rapida digestione, e il biologo perché danno l’opportunità di testare ipotesi e modelli ai confini dei loro raggi d’azione. I camaleonti del Madagascar continuano a dare soprese morfologiche e biogeografiche oltre le attese. Il genere Brookesia ha raggiunto ormai limiti quasi impossibili da concepire secondo molti standard funzionali, con la B. micra che presenta una lunghezza del corpo di 20 mm e una lunghezza totale di 29. Il tutto a spese e a rinuncia di molti pezzi che semplicemente non entrano più nella macchina. Ossificazione ridotta, elementi del cranio eliminati, falangi perdute, ritenzione di tutti i possibili caratteri giovanili, proporzioni encefaliche e oculari da cartone animato, e tutta una serie di accortezze per reggere funzione e struttura tra vincoli biomeccanici e problemi metabolici. Ma, invece di far soffrire, la miniaturizzazione sembra che ben paghi a livello evolutivo. Infatti dal nostro punto di vista è l’animale che si è rimpicciolito, ma dal suo invece è l’ambiente che è diventato gigante. Molte più risorse, molto più spazio. Il risultato è una disponibilità maggiore di possibilità evolutive, e l’esserino miniaturizzato ne approfitta. La Brookesia specia con somma facilità, a distanze geografiche che per altri amnioti sono passeggiate postprandiali. Certo, non è facile accorgersene, soprattutto in una foresta dove questi microendemismi possono passare tranquillamente inavvertiti e silenti al filtro dei biogeografi. Ora, riconoscendo senza ombra di dubbio tutto l’interesse per questi estremi strutturali, non facciamoci però prendere dalla corsa al guiness zoologico. Camaleontologi e gecologi si contendono l’attenzione mediatica a suon di miniaturizzazioni. Però il premio non deve andare a chi ce l’ha più piccolo, ma a tutti quei ricercatori che hanno avuto la pazienza e la tenacia di esplorare e di indagare, aggiungendo informazione alle nostre conoscenze zoologiche. E una pacca sulla spalla anche a tutti i conservatori di museo che dovranno vedersela nelle loro collezioni con esemplari di queste specie, inventandosi forme adeguate per mantenere al meglio queste importanti briciole di informazione biologica.

E Bruner

Pesce foraggio: un terzo è per gli uccelli

valeriamarasco — Mon, 02 Jan 2012 07:00:42 +0000

La pesca intensiva altera l’equilibrio dinamico tra ecosistema marino e terrestre. L’aumento della pesca di specie nella catena trofica più bassa, il noto “pesce foraggio” costituito primariamente da sardine, acciughe e krill, potrebbe compromettere il futuro sostenibile di specie ai livelli superiori della catena alimentare, come i predatori marini. In un recente studio a lungo termine, ricercatori di diverse Università e Centri di Ricerca del mondo identificano quello che sarebbe un “limite generale” di danno per il successo riproduttivo di uccelli marini. Utilizzando un database su scala globale, i ricercatori riportano che la diminuzione di pesce foraggio a meno di un terzo rispetto alla biomassa massima osservata provoca il conseguente declino del numero di piccoli involati per coppia. La relazione è consistente per tutte le 14 specie studiate in 7 diversi ecosistemi nell’Oceano Atlantico e Pacifico. Quando le prede scarseggiano, la caccia diventa meno efficiente e gli adulti non riescono a trovare abbastanza cibo per nutrire il numero ottimale di piccoli. Nonostante questi uccelli possano adattarsi bene a condizioni stressanti nel breve termine, la scarsità di cibo nel lungo termine, potenzialmente al di sotto del limite indicato, potrebbe causare un disequilibrio nelle relazioni predatore-preda. Gli autori suggeriscono di utilizzare il limite di un terzo come guida universale per la gestione della pesca del pesce foraggio in modo che le popolazioni di uccelli marini possano rimanere stabili.
Più studi sono necessari per comprendere quanto la riduzione di pesce foraggio sia legata all’attività’ ittica e non a fisiologiche fluttuazioni periodiche, e valutare se il limite di biomassa osservato possa valere per altre specie di predatori marini, quali i grandi mammiferi. Appare però chiaro che la gestione della pesca abbia bisogno di incisive misure regolamentari: database su larga scala spaziale e temporale potrebbero essere un importante strumento per valutare lo stato dinamico delle popolazioni, tutelando la biodiversità ed il futuro sostenibile della vita umana.

Valeria Marasco

La scatola verde

E Bruner — Tue, 20 Dec 2011 13:21:30 +0000

Anche l’occhio vuole la sua parte, e quando di forme e di colori si tratta, noi primati abbiamo ingegno da vendere, e necessitá da soddisfare. Dalle tavole di Haeckel a quelle di Audubon, la relazione tra zoologia e arte è sempre stata delle migliori, tra rispetto reciproco e mutuo sostegno. In zona festiva, tempo di adorni e di paiette, aggiungiamo al pacchetto di luci e colori questo breve post per introdurvi le collezioni grafiche del blog “La boite verte”, elogio geometrico dell’immagine tra animali trasparenti, scheletri in azione, e origami anatomici. Il mondo dei sensi è interfaccia tra ambiente e individuo, tra genetica e fisiologia, tra percezione e rappresentazione, tra quello che è e quello che uno crede che sia. Tra un drago e un uomo c’è poi di mezzo anche un’altra interfaccia, che fa da ponte tra psicologia e cultura, e che chiamiamo tecnologia. Ringraziandovi per averci seguito in questo primo anno biozoologico, auguriamo a tutti un ottimo anno nuovo, con la speranza di continuare a stupirci nei nostri viaggi tra evoluzione e biologia.

Lupi pedomorfici?

robertobonanni — Wed, 09 Nov 2011 11:25:25 +0000

L’eterocronia è un meccanismo evolutivo che genera diversità biologica attraverso piccoli cambiamenti genetici che alterano la sequenza temporale, o la velocità dello sviluppo ontogenetico di un organismo (SJ Gould 1977). Nell’ambito dei cambiamenti eterocronici, la pedomorfosi si riferisce alla comparsa di organismi che presentano in età adulta tratti osservabili negli stadi giovanili delle forme ancestrali, presumibilmente come conseguenza di uno sviluppo rallentato o interrotto in uno stadio precoce. In particolare, la pedomorfosi viene spesso chiamata in causa come il meccanismo che permette di spiegare l’evoluzione del cane domestico (Canis lupus familiaris) a partire dal lupo, e tale ipotesi sembrerebbe essere supportata sia da studi comportamentali (Coppinger et al. 1987), sia da analisi morfometriche bidimensionali del cranio (Wayne 1986). Si è suggerito, quindi, che le moderne razze canine siano differenziabili sulla base del grado di pedomorfismo esibito, ovvero della loro maggiore o minore somiglianza morfologica e comportamentale rispetto alle forme giovanili del lupo. Ad esempio, le razze canine che esibiscono il più elevato pedomorfismo (es. san bernardo, rottweiler, bulldog ecc.) presentano, in età adulta, crani relativamente ampi e muso corto, ovvero un rapporto tra larghezza e lunghezza del cranio simile a quello riscontrabile nei cuccioli di lupo. Comunque, uno studio recente (Drake 2011) ha testato “l’ipotesi eterocronica” nel cane domestico utilizzando un approccio forse più rigoroso, ed una metodologia più moderna e sofisticata. Nello specifico, la ricercatrice americana ha condotto un’analisi morfometrica geometrica tridimensionale sui crani di cani adulti (677 esemplari rappresentanti di 106 razze diverse), comparando la loro forma con quella di una serie ontogenetica di crani di lupo (401 esemplari, comprendenti 77 individui giovani). In breve, la morfologia cranica dei cani adulti esaminati è risultata significativamente diversa da quella dei lupi di tutte le età, permettendo di rifiutare l’ipotesi che i cani moderni siano dei lupi pedomorfici. Tale risultato è stato confermato anche dopo aver ristretto il confronto alle razze canine mesocefale (cioè quelle con la morfologia cranica più sovrapponibile a quella del lupo, es. pastore tedesco, labrador, ecc.). Ciò che permette di distinguere chiaramente cani e lupi è infatti la presenza nel cane di una rotazione più o meno marcata del muso rispetto alla base del cranio, una sorta di riorganizzazione del cranio stesso. Tale rotazione può avvenire in direzione dorsale (formando un angolo pronunciato, o “stop”, tra le ossa nasali/mascellari e quelle frontali), o più raramente in direzione ventrale come nel bull terrier, una razza a “faccia in giù”. Nei lupi invece, il palato e la base del cranio rimangono sullo stesso piano nel corso di tutto lo sviluppo, per quanto il muso si allunghi e il neurocranio diventi relativamente meno ampio. Comunque, anche se i risultati di questo studio non supportano l’ipotesi che l’eterocronia sia il meccanismo responsabile dell’evoluzione del cane domestico, restano alcune considerazioni da fare. La ricerca riguarda infatti solamente le razze moderne selezionate negli ultimi 150 anni, ma rimane ancora aperta la possibilità che i cani più primitivi possedessero una morfologia cranica più simile a quella dei lupi, e che questa sia stata modificata successivamente attraverso la selezione artificiale. Un’altra possibilità è che il campione di lupi esaminato, per quanto grande, possa ancora non essere del tutto rappresentativo. Sembra infatti che una popolazione di lupi dei Balcani presenti una morfologia cranica caratterizzata da una considerevole elevazione del muso rispetto alla base (Milenkovic et al. 2010). Nonostante queste possibili limitazioni, credo però che questo studio abbia il merito di aver introdotto un importante avanzamento metodologico all’interno di un dibattito piuttosto “caldo”.

Roberto Bonanni

Peter Sneath

E Bruner — Fri, 04 Nov 2011 12:43:59 +0000

In settembre è deceduto, ai suoi 87 anni, Peter (Henry Andrews) Sneath, padre della tassonomia numerica. Era nato nello Sri Lanka, in zona coloniale, per poi seguire i suoi studi clinici a Londra, investendo la sua preparazione in una microbiologia che presto avrebbe rivoluzionato. Patologo nella Royal Army, negli anni 50 stava in Malesia quando comincia a cercare di riordinare la sistematica microbiologica. La tassonomia batteriologica al servizio della medicina tropicale. Il problema di classificare pragmaticamente e di forma stabile al fine di riconoscere le particolarità dei gruppi ma anche di comunicare con efficienza le informazioni. Verso la fine della stessa decade Robert Sokal stava facendo lo stesso con le api. L’incontro tra i due genera la Tassonomia Numerica, battezzata nei suoi Principi nel 1963. Il passo dalla sistematica batteriologica a tutti i settori tassonomici è breve, e il metodo fenetico dilaga in tutti i campi portando con se gli approcci numerici e i metodi computerizzati. Ad oggi siamo in piena espansione, e un ringraziamento davvero sincero va a un medico dell’esercito reale che cercava di riordinare i suoi batteri in Indocina.

E Bruner

I “muscoli super-veloci”

valeriamarasco — Fri, 14 Oct 2011 08:10:15 +0000

Correva l’anno 1794 quando Lazzaro Spallanzani, dopo aver condotto una serie di esperimenti sull’orientamento notturno nei pipistrelli (ahimè accecati), propone il sospetto che questi mammiferi fossero dotati di un “nuovo senso”. Quella prima intuizione suscita grande curiosità nella comunità scientifica e apre la strada a nuove ricerche che, tassello dopo tassello, descrivono il fenomeno dell’ecolocalizzazione, proprietà che consente alla maggior parte dei pipistrelli, ed altri vertebrati, di emettere suoni ed ottenere una rappresentazione accurata dell’ambiente circostante tramite la percezione degli echi di ritorno dopo essere rimbalzati su oggetti. Un pipistrello durante l’ecolocalizzazione è in grado di emettere più di 160 suoni al secondo. Il meccanismo che consente di produrre suoni a una tal elevata frequenza era sconosciuto fino a qualche mese fa, quando un gruppo di ricercatori scopre con un elegante esperimento che è tutto merito di muscoli speciali situati nella laringe, detti “muscoli super-veloci” (Elemans et al 2011). Sebbene già descritti in altri vertebrati (serpenti a sonagli, alcuni uccelli e pesci), è la prima volta che i “muscoli super-veloci” sono stati individuati in un mammifero. Questi muscoli sono apparentemente rari nei vertebrati, mostrano particolari adattamenti nell’architettura contrattile di base (Rome 2006) e sono sempre stati associati a speciali esigenze motorie nella comunicazione acustica. Infine, i ricercatori artefici della scoperta si interrogano anche sulle cause ultime ed i vantaggi evolutivi di questa “costosa caratteristica” nei pipistrelli. Propongono che lo sviluppo dei muscoli super-veloci, insieme alla capacità di volare, sia stato un passaggio evolutivo cruciale per i pipistrelli, consentendo di migliorare il successo di predazione nell’oscurità’ totale e di conquistare una nicchia ecologica mai sfruttata in precedenza.

Valeria Marasco

La natura a volte …

E Bruner — Mon, 03 Oct 2011 14:40:42 +0000

Sappiamo che il giudizio su uno studio o su una analisi è meglio lasciarlo ai tempi lunghi. L’ortodossia non ama le alternative, e il pubblico non sempre può capire dettagli e sfumature delle necessità analitiche e epistemologiche. Se ci mettiamo poi gli imprevisti delle applicazioni e delle conseguenze teoriche, spesso lenti nel venire, dobbiamo riconoscere che ci vuole cautela nel giudicare troppo alla svelta i risultati di una ricerca. Però come diceva Totó, “ognuno ha la faccia che ha, ma qualche volta si esagera”. Siamo alla ventunesima edizione dei Premi IgNobel, assegnati con tutti i crismi alle ricerche più inutili pubblicate all’ombra della scienza. La zoologia si becca un titolo d’eccezione, con un lavoro inebriante che finalmente dimostra che le tartarughe dai piedi rossi non si contagiano lo sbadiglio. Ora, anche se sembra strano, l’induzione allo sbadiglio può nascondere dettagli più che interessanti sul funzionamento dei sistemi cognitivi, cortocircuitando l’osservazione e la pratica e fornendo una interfaccia sperimentale a questioni neurobiologiche importanti come quelle associate per esempio ai neuroni specchio. Certo, da qui a montare un circo con un geochelone che ti guarda annoiato e (probabilmente) scettico, forse ce ne passa. Dal punto di vista giornalistico l’attrattivo lo fa l’esperimento stesso, quasi in zona Has Fidanken. Ma anche sui dettagli teorici, ci si chiede se sia utile indagare certi meccanismi neurali come questi in una tartaruga, che ha una sua storia biologica e evolutiva abbastanza isolata e indipendente. L’articolo s’è anche meritato la copertina della rivista. Sarà contento l’Austrian Science Fund, che ha pagato questi risultati in euro. Però, come detto al principio, meglio lasciare ai posteri l’ardua sentenza. Non è comunque finita qui: un secondo premio è andato a una ricerca australiana su sesso e alcol: c’è il maschio di un buprestide che ogni tanto si disorienta, e fa il romantico con le bottiglie di birra.

E Bruner

Penne nell’ambra

davidcostantini — Thu, 22 Sep 2011 08:00:30 +0000

Come sottolineato da Emiliano Bruner nel suo post ‘Una luce nell’ambra’, questa preziosa resina fossile è uno scrigno biologico che se aperto nel modo giusto può liberare una ricchezza di informazioni sul passato del nostro pianeta. E questo è il caso delle 11 penne recentemente trovate in campioni di ambra raccolti in giacimenti del tardo Cretaceo (circa 80 milioni di anni fa) nel territorio di Grassy Lake in Canada. I campioni descritti in un recente articolo coprono un ampio range morfologico, dalle protopenne di dinosauri non aviari fino a penne di tipo moderno, con resti di pigmentazione e strutture adattative per il nuoto ed il volo. Inoltre, la variazione morfologica che si osserva in questi campioni ricalca fedelmente il modello a 5 stadi proposto da Prum per spiegare il pattern evolutivo delle penne: da strutture caratterizzate da un semplice singolo filamento si passa a penne con filamenti multipli (barbe); nello stadio successivo le strutture si ramificano, arrivando a raggrupparsi attorno a un rachide centrale; successivamente barbe e barbule si agganciano le une alle altre, grazie a piccole strutture a forma di uncino, formando il vessillo della penna. E nello stadio successivo…. Beh a questo punto non ci resta che spiccare il volo!

David Costantini

Protanguilla palau

davidcostantini — Sat, 17 Sep 2011 10:06:08 +0000

Gli zoologi stimano che sulla Terra siano presenti tra i 5 ed i 15 milioni di specie viventi, tra piante e animali. Secondo le stime dello IUCN (International Union for Conservation of Nature), tra i soli vertebrati, sono minacciati circa il 23% dei mammiferi e il 12% degli uccelli. Le cause di questa drammatica perdita di biodiversità sono principalmente legate alle attività antropiche. Deforestazione, inquinamento e cambiamenti climatici sono tra gli esempi più comuni. Malgrado questa inesorabile continua perdita di vita, nuove specie vengono scoperte proprio dal loro stesso sterminatore. Un recente studio riporta la descrizione di una nuova specie di pesce dall’aspetto di un’anguilla. L’enigmantico animale è stato catturato all’interno di una grotta sottomarina nella Repubblica di Palau, situata a circa 500 Km ad est delle Filippine. L’individuo ritrovato presenta diverse caratteristiche tipiche delle specie viventi dell’ordine Anguilliformes, ma anche alcuni caratteri tipici di fossili cretacici di anguille ed altri assolutamente primitivi rispetto a tutte le anguille conosciute, fossili o viventi che siano. Il dato genetico supporta quello anatomico nel collocare questa nuova specie alla base dell’albero filogenetico delle anguille, con le quali tuttavia non condivide il cammino evolutivo. L’enigmatico pesciolino è stato al momento battezzato con il nome di Protanguilla palau ed inserito nella nuova famiglia Protanguillidae. Ultima curiosità degna di nota è il fatto che l’artefice della scoperta di Protanguilla palau e coautore del lavoro dove la specie viene descritta, risulta ufficialmente tra i classificatori della specie, ma non del genere.

David Costantini

Sesso, stress e aggressività

robertobonanni — Wed, 31 Aug 2011 22:12:47 +0000

L’aggressività intraspecifica è funzionalmente legata alla competizione per le risorse, le quali comprendono, tra l’altro, i partner sociali e quelli sessuali in particolare. In molte specie sociali ad organizzazione gerarchica, gli animali di alto rango (che vincono la maggior parte delle interazioni aggressive e competitive) possono ottenere un successo riproduttivo più elevato dei subordinati (es. Jack & Fedigan 2006), per quanto la relazione tra rango sociale e fitness sia assai complessa e vari a seconda della specie, della struttura sociale, del sistema nuziale ecc. (si vedano ad esempio Say et al. 1999 e Wroblewsky et al. 2009). Le asimmetrie nella fitness possono essere una conseguenza del fatto che gli individui di alto rango impediscono fisicamente ai subordinati di accoppiarsi (es. Derix et al. 1993), oppure dello stress sociale associato con la subordinazione che può deprimere la produzione di ormoni sessuali (es. Arnold & Dittami 1997). Ulteriori informazioni sui meccanismi fisiologici che influenzano la relazione tra rango sociale e fitness provengono da un elegante esperimento condotto con i topi da laboratorio da un gruppo di ricercatori dell’Università di Parma (Dadomo et al. 2011). In breve, nei topi maschi la subordinazione sociale può essere associata ad un considerevole stress, cui consegue una diminuzione significativa della motivazione sessuale. Allo scopo di contrastare l’effetto inibitorio dello stress sociale i ricercatori hanno provato a somministrare agli animali il farmaco sildenafil citrato, più noto con il nome commerciale di “Viagra”, utilizzato per curare le disfunzioni erettili maschili nell’uomo. Dapprima i ricercatori hanno valutato le relazioni di dominanza in 36 coppie di topi maschi, e poi hanno somministrato il farmaco a metà degli animali subordinati (trattando invece gli altri subordinati e gli individui dominanti con una soluzione salina standard). E’ emerso che entro poche settimane dall’inizio del trattamento, circa la metà dei maschi subordinati che avevano ricevuto il sildenafil hanno iniziato a manifestare comportamenti aggressivi nei confronti dei maschi dominanti (normalmente l’aggressività viene fortemente inibita nei maschi subordinati ed è espressa quasi solo dai dominanti). Successivamente i ricercatori hanno testato l’effetto del farmaco sul comportamento sessuale ed hanno riscontrato che i subordinati trattati mostravano un tempo di latenza alla monta di una femmina in estro che era significativamente minore rispetto ai controlli, e inoltre non diverso da quello dei maschi dominanti. Ciò conferma l’effetto positivo esercitato dal farmaco sia sul comportamento aggressivo che su quello sessuale. Riguardo i meccanismi d’azione del farmaco sembra che esso possa agire sia attraverso l’inibizione della sintesi di ossido nitrico nelle cellule dell’ipotalamo, sia attraverso la stimolazione della produzione di testosterone nelle cellule di Leydig del testicolo. Gli studi preliminari effettuati sembrano indicare che, in effetti, i topi trattati mostrano livelli di testosterone quattro volte più elevati rispetto ai controlli! Insomma, uno studio che fornisce un’ulteriore conferma della base causale comune che lega motivazione aggressiva, motivazione sessuale e successo riproduttivo nei vertebrati, e probabilmente in altri taxa. In effetti, sembrerebbe che il sistema di inibizione della sintesi dell’ossido nitrico sia coinvolto nella modulazione dei comportamenti sessuale e aggressivo persino nei grilli (D’yakonova& Krushinskii 2006)!

Roberto Bonanni