Perchè si sono originate le branchie nei pesci? Chiunque risponderebbe “Per respirare”, ma questa risposta potrebbe non essere esatta, almeno da quanto emerge da un recente studio pubblicato sulla rivista Proceedings of the Royal Society B. Questa nuova ricerca mostra, infatti, che queste strutture si sarebbero evolute per aiutare i pesci nel mantenere l’organismo in bilancio ionico con l’ambiente circostante.

Per testare questa ipotesi un gruppo di ricercatori della University of British Columbia ha analizzato gli scambi ionici e quelli di ossigeno in numerosi embrioni di trota salmonata (Oncorhynchus mykiss), una specie molto utilizzata negli studi sullo sviluppo. Durante le prime fasi che seguono la schiusa delle uova, gli avannotti scambiano ioni (soprattutto di sodio, Na+, e potassio, K+) e ossigeno attraverso la pelle e grazie a strutture branchiali rudimentali, chiamati cesti branchiali, in quanto non hanno ancora sviluppato vere e proprie branchie. Lo studio ha valutato l’entità degli scambi di ioni e di gas nella parte anteriore, comprensiva della testa e degli abbozzi branchiali, e in quella posteriore in cui la superficie corporea di assorbimento è superiore.

Dai risultati emerge che nel corso dei primi 15 giorni di sviluppo dei giovani pesci il livello di ioni nella regione cefalica è molto superiore a quello della regione caudale, a segnalare un’intensa attività di scambio ionico nella regione del corpo che contiene le branchie. Nel caso dell’ossigeno, invece, per ottenere i medesimi risultati bisogna attendere mediamente altri 10 giorni di sviluppo embrionale. Durante l’embriogenesi, dunque, le branchie sono impegnate dapprima nello scambio di ioni nei processi di regolazione del bilancio ionico e solo in fase successiva cominciano a ricoprire prevalentemente la funzione respiratoria, che svolgeranno per tutta l’età adulta. Questa successione è stata interpretata dai ricercatori come una prova indiretta che le branchie si siano originate sotto la spinta evolutiva di un mantenimento costante del livello di ioni corporei, fondamentale per le specie che vivono in ambiente acquatico. Solo in un momento successivo, quando i pesci cominciarono ad incrementare di taglia, e dunque necessitavano di maggiori quantitativi di ossigeno di quanto potesse fornirne la semplice diffusione attraverso la pelle, queste strutture furono cooptate e utilizzate per l’interscambio di gas respiratori.

Non sempre le strutture si sono originate per assolvere le funzioni odierne: come le piume videro la loro comparsa sulla terra per termoregolare i dinosauri e ora sono utilizzate dagli uccelli per il volo, così le branchie probabilmente non si formarono in origine per assolvere funzioni respiratorie.

Andrea Romano

Riferimenti:
Clarice Fu, Jonathan M. Wilson, Peter J. Rombough, Colin J. Brauner, Ions first: Na+ uptake shifts from the skin to the gills before O2 uptake in developing rainbow trout, Oncorhynchus mykiss, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, doi: 10.1098/rspb.2009.1545

Fonte dell’immagine: Wikimedia Commons

Andrea Romano

Ecologo e docente di Etologia e Comportamento Animale presso il Dipartimento di Scienze e Politiche Ambientali dell’Università di Milano. Ha scritto di animali ed evoluzione su Le Scienze, Mente e Cervello, Oggiscienza e Focus D&R . Collabora con Pikaia, di cui è stato caporedattore dal lontano 2007 al 2020.