venerdì 1 luglio 2011

Guarda dove metti i piedi: il grande occhio dei ricci di mare


ResearchBlogging.orgLa sensorialità legata alla vista in natura trova una diffusione piuttosto ampia e nel contempo varia. Ci sono animali privi di questa capacità, perché magari adatti a vivere in ambienti poco illuminati o al buio; ce ne sono alcuni capaci soltanto di recepire la direzione lungo la quale viaggia un segnale luminoso; ce ne sono altri capaci di mettere a fuoco delle immagini con un vario grado di nitidezza. Generalmente, ci sono zone specifiche del corpo deputate alla percezione di segnali luminosi, ma un team di ricercatori dell'Università di Gothenburg, in collaborazione con la dott.ssa Maria Ina Arnone della Stazione Zoologica "A. Dohrn" di Napoli, ha pubblicato un articolo sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), mostrando che i ricci di mare vedono, in un certo qual senso, con il loro intero corpo, pur non avendo alcun occhio. Lo studio è stato condotto in particolare sulla specie Strongylocentrotus purpuratus.
Strongylocentrotus purpuratus
Molte specie animali hanno evoluto modi sofisticati di vedere immagini di oggetti presenti nei loro paraggi. Due validi esempi possono essere rappresentati dagli occhi composti, tipici soprattutto di insetti e crostacei, oppure gli occhi dei cefalopodi, sviluppatisi per convergenza evolutiva in maniera simile ai nostri (per avere un'idea di cosa sia la convergenza evolutiva vai a questo post di botanica).
I ricci di mare, appartenenti al gruppo degli echinodermi (phylum Echinodermata), non hanno occhi in senso stretto. Finora, almeno, non essendo stati trovati degli occhi sul loro corpo, i biologi si erano sempre chiesti come facessero questi animali a reagire ugualmente alla luce solare. Studi precedenti sui ricci di mare avevano già evidenziato come questi peculiari animali possedessero una gran quantità di geni connessi allo sviluppo della retina che, come sappiamo, in noi umani è la parte direttamente coinvolta nella fotosensibilità dell'occhio. Ciò implica logicamente che questi animali debbano anche avere dei geni che codificano per una proteina ampiamente diffusa in un occhio provvisto di retina, capace di assorbire specifiche lunghezze d'onda, chiamata opsina. E proprio questa precedente ricerca ha dato l'input agli studiosi di approfondire la questione, cercando di capire dove fosse localizzata l'opsina nel corpo dei ricci di mare, finché non hanno scoperto i fotorecettori, ossia le cellule del corpo sensibili alla luce.
Ebbene, questi sono localizzati in particolar modo all'estremità dei pedicelli ambulacrali, strutture tubolari diffuse in tutto il phylum, che consentono agli echinodermi la deambulazione e favoriscono le loro abitudini alimentari. I pedicelli ambulacrali sono distribuiti lungo gran parte del corpo degli echinodermi e, grazie a questi nuovi studi, sembrano rappresentare anche la sede in cui sono localizzate le cellule fotorecettrici. Nel video qui sotto si possono vedere in azione alcuni pedicelli ambulacrali tra le spine di un riccio di mare.

Gli studiosi, andando a fondo con un'approfondita analisi genetica e biomolecolare, hanno anche scoperto che i fotorecettori dei vari pedicelli si comportano in coordinazione come un grande occhio composto, e che la sensibilità alla luce non è presente in questi animali finché non si è completamente formato il dermascheletro di calcite. Quest'ultimo, facendo ombra sui pedicelli, consente all'animale di ottenere informazioni anche sulla direzione da cui proviene la luce.
Ulteriori studi sono stati avviati sulla visione negli echinodermi, anche perché le analisi sulla fisiologia della visione sembrano rivelare meccanismi affini più ai protostomi che ai deuterostomi, gruppo al quale invece gli echinodermi appartengono. Insieme a noi vertebrati.

Ullrich-Lüter EM, Dupont S, Arboleda E, Hausen H, & Arnone MI (2011). Unique system of photoreceptors in sea urchin tube feet. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 108 (20), 8367-72 PMID: 21536888