Il ciclo vitale delle meduse immortali

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livello elementare
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ARGOMENTO: BIOLOGIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA:DIDATTICA
parole chiave: idrozoi, meduse immortali

Il dono dell’immortalità è forse quello più sognato dall’Uomo che lo ha descritto in opere epiche sin dall’antichità. Nel 1996, alcuni ricercatori pubblicarono uno studio che fece scalpore, sulla scoperta di una specie di meduse in grado di ritornare, ad un certo punto della loro vita, al loro stato giovanile, diventando potenzialmente immortali grazie a questa particolarità di ripetere questo ciclo indefinitamente.

Queste meduse, giunte al termine della fase adulta invece di morire come ogni altro essere vivente, ritraggono i loro tentacoli, trasformandosi in una massa informe; quindi scendono sul fondo dell’oceano e ritornano allo stadio iniziale di polipo nel giro di pochi giorni. La singolarità di questi animali  è che i polipi sono geneticamente identici alla medusa originale, ma in una versione ringiovanita della stessa. Una possibilità che per fortuna, o sfortuna, non è umana ed ha attratto l’attenzione degli scienziati che studiano i processi dell’invecchiamento cellulare.

Turritopsis dohrnii medusa – Autore Bachware – foto personaleFile:Turritopsis dohrnii.jpg – Wikimedia Commons

Biologia
La medusa immortale, Turritopsis dohrnii, è un idrozoo cosmopolita ovvero che si trova nelle acque temperate e tropicali di tutto il mondo. Essa appartiene al phylum Cnidaria, della classe degli Idrozoi, insieme ad altre meduse, coralli, anemoni e penne marine. La caratteristica distintiva del phylum Cnidaria è la presenza di cnidociti, cellule urticanti usate per la predazione delle prede e per la protezione dai predatori. Parleremo oggi di una particolare caratteristica che rende queste particolari meduse immortali; una caratteristica che sembra essere in comune con altre meduse come la Laodicea undulata e altre specie del genere Aurelia. Come per la maggior parte degli idrozoi, il ciclo vitale della T. dohrnii inizia con piccole larve chiamate planulae che dopo essersi depositate crescono in una colonia che si genererà per riproduzione asessuata, attaccandosi poi al fondo del mare. Tutti i polipi e le meduse derivanti da una singola planula sono di fatto dei cloni geneticamente identici. I polipi si sviluppano in una forma ampiamente ramificata, che non è comunemente vista nella maggior parte delle meduse ma conosciamo nei coralli. Le meduse si staccheranno da questi polipi per poi continuare la loro vita errabonda nel volume d’acqua fino a diventare sessualmente mature. Quando adulte rilasceranno le loro uova (o spermatozoi) nella colonna d’acqua, consentendo la fecondazione esterna delle prime che produrrà nuove planulae, dando inizio così ad un nuovo ciclo.

La cosa straordinaria è che quando queste meduse sono esposte ad uno stress ambientale o quando raggiungono lo stato adulto possono tornare allo stadio di polipo, formando una nuova colonia attraverso uno stadio intermedio, la cisti. Questo processo, che viene detto tecnicamente trans-differenziazione, altera lo stato differenziato delle cellule, trasformandole di fatto in nuovi tipi di cellule. 

Ecologia
Gli ecologi hanno scoperto che questo processo sembra attivarsi quando la medusa sii trova in stato di stress, per mancanza di nutrimento o per variazioni della temperatura o della salinità dell’acqua. In quel frangente si innesca questo meccanismo che può potenzialmente ripetere il ciclo vitale indefinitamente. La Turritopsis dohrnii vive in acque poco profonde in tutto il mondo e fu descritta per la prima volta in Italia nel 1883. La specie è ora considerata una specie diffusa in tutto il mondo, diffondendo il suo areale geografico, possibilmente attraverso l’acqua di zavorra delle navi. In realtà le meduse T. dohrnii sono strutturalmente diverse a seconda della regione in cui vengono raccolte (acque tropicali o temperate). Quelle tropicali mostrano solo otto tentacoli durante l’intero ciclo di vita, mentre quelle temperate ne hanno fino a 24. Finora la T. dohrnii è stata trovata nelle coste del Mar Mediterraneo, del Giappone, del Pacifico e dell’Atlantico di Panama, Brasile, Golfo del Messico, Turchia e California (Miglietta et al. 2018).

Turritopsis nutricula – Foto scattata nel Canal de São Sebatião, São Paulo, Brazil – autore Alvaro E. Migotto
Turritopsis nutricula.jpg – Wikimedia Commons

Studio del genoma
Ma veniamo ora al suo lato più interessante dal punto di vista biologico. Durante la metamorfosi inversa si verifica una vera e propria riprogrammazione cellulare, un processo in cui una cellula matura si trasforma in un nuovo tipo di cellula. Va premesso che la maggior parte di ciò che è oggi conosciuto è stato scoperto con studi di laboratorio in vitro. Di fatto i meccanismi ed i driver molecolari con cui le cellule lasciano spontaneamente (in vivo) uno stato differenziato per diventare una nuova discendenza sono ancora poco compresi, a causa delle difficoltà di indurre la transdifferenziazione nei sistemi di modelli vivi. 

Turritopsis rubra, 2017 – autore della fotografia Tony Wills – Fonte https://www.inaturalist.org/photos/10893109
Turritopsis rubra 10893109.jpg – Wikimedia Commons

La complessità è legata al fatto che questo processo in natura avviene in un periodo relativamente lungo (settimane), per cui la modellazione della sua rete di regolazione genica è molto complessa. Poiché lo sviluppo inverso inn vitro avviene in 48-72 ore, indotto in ambienti di laboratorio, la medusa T. dohrnii rappresenta un sistema ideale per studiare la genetica alla base della riprogrammazione cellulare. Ciò potrebbe permetterci di fare importanti scoperte sul meccanismo dell’invecchiamento delle nostre cellule.

Ciclo vitale della Turritopsis. Sono mostrati due rami della colonia simile ad un albero, con un’idra che si nutre (A) sulla punta di ciascun ramoscello. I germogli alla base dell’idra (in B) alla fine si staccano e crescono in meduse adulte (K) – autore non noto – Public domain – Fonte rivista Popular Science Volume 33 anno 1887-1888 https://archive.org/details/popularsciencemon33newyPSM V33 D765 Turritopsis.jpg – Wikimedia Commons

Il sogno di Gilgamesh di ottenere l’immortalità potrebbe in un futuro lontano realizzarsi … ma ne varrebbe veramente la pena o forse sarebbe meglio puntare sulla qualità della vita piuttosto che sulla sua durata? Ci possiamo quindi domandare perché madre natura, preoccupandosi della sopravvivenza della nostra specie, abbia preferito alla conservazione del singolo individuo un sistema molto efficiente e sicuramente più piacevole per la riproduzione.

Noi non siamo in grado di ripararci integralmente, o parzialmente, come alcuni animali, per conservarci indefinitamente ma questa è la caratteristica della nostra specie. Certo imparare i meccanismi dell’invecchiamento potrebbe aiutarci a vivere più a lungo, ma forse potrebbe non essere così appetibile … meglio sarebbe riuscire a mantenere le nostre capacità fisiche e mentali fino alla fine, accettando i segni del tempo come medaglie di una vita vissuta degnamente e consapevolmente.

immagine in anteprima: un’altra medusa  appartenente al genere Turritopsis,  famiglia degli Oceaniidae, la Turritopsis rubra, fotografata da Tony Wills –
Fonte https://www.inaturalist.org/photos/10893105
Turritopsis rubra 10893105.jpg – Wikimedia Commons

Riferimenti

Si segnala lo studio effettuato da Maria Pia Miglietta, ricercatrice presso la Pennsylvania State University, e il suo collega Harilaos Lessios dello Smithsonian Tropical Research Institute di Panama, pubblicato nel numero di giugno 2008 della rivista Biological Invasions, confrontando il DNA delle meduse immortali provenienti da acque di tutto il mondo, catturate nel Mediterraneo, in Giappone, in Florida e a Panama ed hanno scoperto che tutti i geni esaminati dagli scienziati erano identici. 

Miglietta, M.P., Lessios, H.A. A silent invasion. Biol Invasions 11, 825–834 (2009). https://doi.org/10.1007/s10530-008-9296-0

M. P. Miglietta, S. Piraino, S. Kubota, P. Schuchert, Species in the genus Turritopsis (Cnidaria, Hydrozoa): a molecular evaluation, in Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research, vol. 45, n. 1, 2006, p. 12. 

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Andrea Mucedola

ammiraglio della Marina Militare Italiana (riserva), è laureato in Scienze Marittime della Difesa presso l’Università di Pisa ed in Scienze Politiche cum laude all’Università di Trieste. Analista di Maritime Security, collabora con Centri di studi e analisi geopolitici italiani ed internazionali. È docente di cartografia e geodesia applicata ai rilievi in mare presso l’I.S.S.D.. Nel 2019, ha ricevuto il Tridente d’oro dell’Accademia delle Scienze e Tecniche Subacquee per la divulgazione della cultura del mare.

www.ocean4future.org