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Strani esperimenti mostrano che i vermi piatti possono conservare comportamenti addestrati anche dopo essere stati decapitati. Foto dell'utente di Flickr gailhampshire
È noto da tempo che molte specie di vermi hanno la straordinaria capacità di ricrescere il corpo e persino organi specifici quando sono stati tagliati. Ma una nuova ricerca di una coppia di scienziati dell'Università di Tufts ha rivelato che i planariani - piccole creature, spesso chiamate vermi piatti, che possono vivere in acqua o sulla terra - sono in grado di rigenerare qualcosa di ancora più sorprendente.
I ricercatori, Tal Shomrat e Michael Levin, hanno addestrato i vermi piatti a viaggiare su una superficie ruvida per accedere al cibo, quindi hanno rimosso la testa. Due settimane dopo, dopo che le teste sono ricresciute, i vermi hanno in qualche modo riacquistato la tendenza a navigare su terreni accidentati, come hanno recentemente documentato i ricercatori sul Journal of Experimental Biology .
Dopo due settimane, la testa dei vermi è ricresciuta, insieme all'allenamento che avevano ricevuto prima della decapitazione. Immagine tramite Journal of Experimental Biology / Shormat and Levin
L'interesse per i ricordi di vermi piatti risale agli anni '50, quando una serie di strani esperimenti del biologo del Michigan James McConnell indicava che i vermi potevano acquisire la capacità di navigare in un labirinto alimentando i resti macinati di altri vermi piatti che erano stati addestrati per attraversare il stesso labirinto. McConnell ipotizzò che un tipo di materiale genetico chiamato "memory RNA" fosse responsabile di questo fenomeno e che potesse essere trasferito tra gli organismi.
Le ricerche successive sulla memoria planare dell'RNA hanno sfruttato il fatto che i vermi potrebbero facilmente rigenerare le teste dopo la decapitazione. In alcuni studi, le teste dei vermi sono state tagliate e poi rigenerate mentre nuotavano in soluzioni di RNA; in altri, come sottolinea il blog di Field of Science, i vermi che erano già stati addestrati a navigare in un labirinto sono stati testati dopo essere stati decapitati e le loro teste sono ricresciute.
Sfortunatamente, le scoperte di McConnell furono ampiamente screditate - i critici indicarono metodi di ricerca sciatti, e alcuni addirittura accusarono che i planaristi non avevano la capacità di memoria a lungo termine - e la ricerca in quest'area rimase inattiva. Di recente, però, Shomrat e Levin hanno sviluppato sistemi automatizzati per addestrare e testare i vermi, il che consentirebbe misure standardizzate e rigorose su come gli organismi hanno acquisito e conservato i ricordi nel tempo. E sebbene l'RNA della memoria sia ancora ritenuto un mito, la loro recente ricerca ha confermato che i ricordi di questi worm funzionano in modo sorprendentemente bizzarro.
Il sistema automatizzato dei ricercatori ha eliminato la distorsione inerente agli osservatori umani, monitorando il movimento dei vermi attraverso la piastra mediante telecamere e codificando le loro posizioni tramite computer. Immagine tramite Journal of Experimental Biology / Shormat and Levin
Il sistema informatico dei ricercatori ha trattato i vermi della specie Dugesia japonica in due gruppi di 72 ciascuno. Un gruppo è stato condizionato a vivere in una capsula di Petri dal fondo ruvido, l'altro in una capsula a fondo liscio, per dieci giorni. Entrambi i piatti erano pieni di cibo a base di vermi (piccoli pezzi di fegato di manzo), quindi ogni gruppo era condizionato a sapere che la loro particolare superficie significava "cibo nelle vicinanze".
Successivamente, ciascun gruppo è stato messo separatamente in una capsula di Petri dal fondo ruvido con cibo situato in un solo quadrante, insieme a un LED blu brillante. I vermi piatti in genere evitano la luce, quindi passare del tempo in quel quadrante significava che la loro aspettativa di cibo nelle vicinanze avrebbe superato la loro avversione alla luce.
Come risultato del loro condizionamento, i vermi che vivevano in contenitori grezzi erano molto più veloci a riversarsi sul quadrante illuminato. I ricercatori hanno fatto in modo che le videocamere del sistema automatizzato seguissero quanto tempo impiegavano i worm a passare tre minuti di fila sotto le luci, e quelli allevati nei piatti grezzi impiegavano in media sei minuti per passare questo numero, rispetto a circa sette e mezzo minuti per l'altro gruppo. Questa differenza ha mostrato che il primo gruppo era stato condizionato ad associare superfici ruvide al cibo ed esplorava queste superfici più facilmente.
Successivamente, tutti i vermi sono stati completamente decapitati (ogni frammento di cervello è stato rimosso) e lasciati soli per ricrescere la testa nel corso delle prossime due settimane. Quando furono ricollocati nella camera con la superficie ruvida, il gruppo che in precedenza aveva vissuto nei piatti grezzi - cioè, le loro teste precedenti avevano vissuto nei piatti grezzi - erano ancora disposti ad avventurarsi nel quadrante illuminato del piatto ruvido e trascorrere un lungo periodo di tempo lì più di un minuto più veloce dell'altro gruppo.
Incredibile come sembra, alcuni ricordi persistenti del condizionamento della superficie ruvida sembrano aver vissuto nei corpi di questi vermi, anche dopo che le loro teste sono state tagliate. La spiegazione biologica per questo non è chiara, come osserva il blog di The Verge . Ricerche precedenti hanno confermato che il comportamento dei vermi è controllato dal loro cervello, ma è possibile che alcuni dei loro ricordi siano stati immagazzinati nei loro corpi o che l'allenamento impartito alle loro teste iniziali abbia in qualche modo modificato altre parti del loro sistema nervoso, che poi alterato il modo in cui il loro nuovo cervello è cresciuto.
C'è anche un altro tipo di spiegazione. I ricercatori ipotizzano che l'epigenetica - cambiamenti nella struttura del DNA di un organismo che alterano l'espressione dei geni - potrebbe svolgere un ruolo, forse codificando la memoria ("pavimenti grezzi = cibo") in modo permanente nel DNA dei vermi.
In tal caso, questo strano esperimento fornirebbe un altro risultato sorprendente. Potrebbe non esserci qualcosa come "RNA di memoria" di per sé, ma speculando sul ruolo del materiale genetico nella conservazione dei ricordi di questi vermi, McConnell potrebbe essere stato sulla buona strada dopo tutto.
