Gustare con le zampe

Ricercatori di Harvard hanno scoperto nuovi recettori molecolari nelle ventose delle braccia dei polpi, che permettono a questi molluschi di assaggiare l’ambiente circostante e rilevare le prede attraverso segnali chimici specifici


Le otto braccia dei polpi, molluschi dalle notevoli capacità e abilità cognitive (Pikaia ne ha parlato qui), hanno da sempre incuriosito e affascinato gli scienziati. In particolare, le numerose ventose presenti su di esse sono state oggetto di molti studi di biomeccanica. Purtroppo, fino a oggi, sono invece molto rari gli studi sui chemiocettori presenti su di esse.

In una nuova ricerca, pubblicata sulla rivista Cell, ricercatori di Harvard hanno cercato di comprendere come il sistema nervoso delle braccia del polpo (che operano in gran parte indipendentemente dal suo cervello centralizzato) reagisce a diversi tipi di molecole. Le braccia del polpo sono organi complessi, che contengono infatti circa due terzi dei neuroni dell’organismo. Poiché le braccia operano in modo parzialmente indipendente dal cervello, se uno viene reciso può ancora raggiungere, identificare (chimicamente) e afferrare gli oggetti.

Il team ha cercato di scoprire come i recettori siano in grado di percepire le sostanze chimiche e di rilevare i segnali in ciò che toccano, in modo da permettere all’animale di compiere un’azione rapida, come afferrare una preda immediatamente dopo averla “assaggiata”. Dopo aver isolato e clonato i recettori tattili e chimici presenti sulle braccia, li hanno inseriti nelle uova di rana e nelle linee cellulari umane per studiarne la funzione in isolamento. Dato che non esistono recettori di questo tipo nelle cellule di rana o umane, è stato possibile lo studio senza interferenze.

I ricercatori hanno esposto queste cellule a molecole di varia natura e a materiale biologico, come mix di carni di possibili prede. Alcune molecole testate erano solubili in acqua, come i sali, gli zuccheri, gli amminoacidi; altre, parzialmente solubili o insolubili, generalmente non suscitano particolari reazioni nelle specie marine. Sorprendentemente, per queste cellule sensoriali, solo le molecole scarsamente solubili hanno attivato i recettori. Gli scienziati hanno così identificato una nuova famiglia di sensori nel primo strato di cellule all’interno delle ventose che, a quanto pare, si sono adattate per reagire e rilevare le molecole che non si sciolgono bene in acqua. La ricerca suggerisce che questi recettori chemiotattili utilizzano queste molecole per aiutare l’animale a capire cosa sta toccando e se quell’oggetto è una potenziale preda. L’ipotesi è che queste molecole, non solubilizzandosi bene, potrebbero, per esempio, essere trovate sulla superficie delle prede dei polpi. Così, ad esempio, quando il polpo tocca un granchio sopra una roccia, il suo braccio lo rileva chimicamente, come se lo avesse “leccato”.

Inoltre, gli scienziati hanno rilevato che i recettori rispondono in maniera diversa a molecole diverse, con conseguente invio di segnali differenti dalle cellule sensoriali al sistema nervoso. Posizionando gli stessi estratti sul pavimento delle loro vasche, hanno osservato che le uniche sostanze a cui i recettori dei polpi hanno risposto erano una classe non dissolvente di molecole presenti in natura, note come terpenoidi.

Lo studio fornisce quindi una prima spiegazione molecolare di questa percezione acquatica al tatto nei polpi attraverso i loro recettori chemiotattili. I ricercatori suggeriscono comunque che sono necessari ulteriori studi, dato che un gran numero di composti naturali sconosciuti potrebbe anche stimolare questi recettori per mediare risposte immediate dell’animale (Pikaia ne ha parlato qui e qui). Gli scienziati ritengono inoltre che questa ricerca possa aiutare a scoprire sistemi recettoriali simili in altri cefalopodi, la famiglia degli invertebrati che comprende anche calamari e seppie (Pikaia ne ha parlato qui). La speranza è di determinare come questi sistemi funzionino a livello molecolare e rispondere ad alcune domande relativamente inesplorate su come le capacità di questi organismi si siano evolute per adattarsi al loro ambiente.


Riferimenti:
Van Giesen et al. Molecular basis of chemotactile sensation in octopus. Cell, 2020 DOI: 10.1016/j.cell.2020.09.008

Immagine: H. Zell, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons