Un pesciolino in miniatura produce vocalizzazioni supersoniche!

Un piccolo pesce delle superficiali acque torbide della Birmania è in grado di produrre suoni fortissimi nonostante la sua esigua taglia corporea.

Danionella cerebrum è un minuscolo ciprinide (10 – 12 mm) della Birmania, nel sud – est asiatico. Possiede il più piccolo noto cervello tra tutti i vertebrati e, se questa peculiarità non lo rendesse già abbastanza particolare, i maschi della specie sono anche in grado, in contesti sociali, di produrre suoni e vocalizzazioni paragonabili per intensità a un colpo di pistola. Nonostante siano molti gli animali che utilizzano dei segnali acustici per la comunicazione, il meccanismo che permette a questo piccolo pesce di produrre suoni così forti rimane ancora un mistero. È proprio su questo aspetto unico di D. cerebrum che un recente studio, pubblicato su PNAS, focalizza la sua attenzione. Come è possibile che un vertebrato così piccolo possa produrre suoni (che per la sua taglia sono davvero anomali) superiori a 140 decibel, a una distanza di 35 mm?

Un gran chiasso

Le vocalizzazioni di questo ciprinide durano circa 2,5 ms e sono formate da un iniziale picco ad alta frequenza (a 120 Hz) seguito, dopo una breve pausa, da una pulsazione a più bassa frequenza (a 60 Hz). Il primo suono emesso parte con una rarefazione e si estingue completamente prima che la seconda pulsazione, più debole (definita “after – pulse”), venga prodotta. Questo andamento bimodale delle vocalizzazioni viene spesso ripetuto più volte, in serie, ma non è ancora ben chiaro come venga prodotto. Una prima ipotesi, avanzata partendo da studi anatomici su una specie affine a D. cerebrum, ovvero D. dracula, basa questo meccanismo di produzione sonora sullo sfruttamento e l’interazione di cartilagini globulari, costole ipertrofiche e muscoli bulbosi per mettere in risonanza la vescica natatoria e produrre suoni.

Immagine di un esemplare maschio di D. cerebrum (A), istogramma della distribuzione bimoDale delle pulsazioni emesse da D. cerebrum (D) e pulsazione sonora formata da una prima vocalizzazione ad alta frequenza (120 Hz), seguita da quella a più bassa frequenza (60 Hz). Immagine: dalla pubblicaizone.

Che cosa combina veramente D. cerebrum?

Utilizzando delle registrazioni video a infrarossi, tomografie computerizzate e RNA profiling, i ricercatori sono riusciti a farsi una idea abbastanza chiara di che cosa permetta a D. cerebrum di fare tanto chiasso. Il ciprinide comprime (in 125 μs) la parte anteriore frontale della vescica natatoria per produrre la pulsazione a più alta frequenza, mentre il rilassamento (in 0,4 – 0,6 ms) di quest’ultima coincide con la seconda pulsazione a frequenza più bassa. Per la vocalizzazione a 120 Hz, D. cerebrum utilizza l’azione combinata e alternata del lato destro (60 Hz) e del lato sinistro (60 Hz) della vescica natatoria (similmente a Prionotus carolinus) ma la pulsazione a più bassa frequenza viene sorprendentemente generata con una compressione unilaterale ripetuta (meccanismo mai osservato in nessun altro pesce).

 

Forse ancora più spettacolare è che il meccanismo di compressione della vescica è di un ordine di grandezza superiore a ogni contrazione conosciuta!
Ma per imprimere una contrazione così veloce alla vescica natatoria, come in partenza ipotizzato dalle analisi su D. dracula, D. cerebrum utilizza delle strutture (muscolari e non) accessorie ben specifiche. La componente principalmente coinvolta nella produzione sonora è la quinta costola. Questa è posizionata lateralmente alla vescica natatoria, è di dimensioni maggiori e più ossificata nei maschi ed è correlata ad un paio di muscoli sonici e una struttura cartilaginea globulare. Ruotando rostralmente, permette al ciprinide di vocalizzare nei corsi d’acqua in cui vive.

Un caso davvero particolare!

Non solo D. cerebrum produce suoni in modo bilaterale e unilaterale diversamente da qualsiasi altro animale, ma è anche in grado di emettere vocalizzazioni che potremmo definire “supersoniche”, se paragonate alla sua piccolissima massa corporea. Inoltre, la rapida contrazione dei muscoli, caratterizzati dal 94% di sovraespressione degli organuli mitocondriali, concede un ripetuto e veloce alternarsi di pulsazioni (treno di pulsazioni) ad alta e poi a bassa frequenza, senza alcun segno di fatica.

L’elevata concentrazione di mitocondri nei muscoli che mettono in virbazione la vescica natatoria è responsabile di un cospicuo consumo di energia (che permette un compromesso tra forza e velocità di contrazione) senza portare però a significativi stress metabolici. I due tipi di contrazione, bilaterali e unilaterali piuttosto che di tipo sincrono, permetterebbero di ampliare la diversità dei suoni producibili, aumentando quindi l’efficienza di comunicazione con i cospecifici. Se invece si analizza la produzione di suoni così forti da un punto di vista prettamente etologico, si potrebbe supporre che essa favorisca la localizzazione nelle superficiali acque torbide in cui D. cerebrum vive, oppure essere una tattica per allontanare altri maschi dall’accoppiamento con le proprie femmine.


Riferimenti
: Cook, Verity ANO, et al. “Ultrafast sound production mechanism in one of the smallest vertebrates.” Proceedings of the National Academy of Sciences 121.10 (2024): e2314017121.

Immagine in apertura: AngryBurmese, CC BY 4.0 DEED, via Wikipedia Commons