Se fossi colpito da uno scorpione di corteccia, lo scorpione più velenoso del Nord America, sentiresti qualcosa di simile alla scossa intensa e dolorosa di essere fulminato. Pochi istanti dopo che la creatura lancia la coda e inietta veleno nella pelle, l'intenso dolore si unirebbe a un intorpidimento o formicolio nella parte del corpo che è stata punto e potresti avere un respiro corto. L'effetto di questo veleno su alcune persone - bambini piccoli, anziani o adulti con sistema immunitario compromesso - può persino innescare la formazione di schiuma alla bocca, sintomi simil-convulsivi, paralisi e potenzialmente morte.
La puntura dello scorpione di corteccia può essere mortale, ma uno dei suoi predatori, il topo cavalletta, è impermeabile sia al dolore che agli effetti paralizzanti del suo veleno. Foto per gentile concessione di Matthew e Ashlee Rowe
Basandosi esclusivamente sulle sue dimensioni corporee, il topo di cavalletta pelosa lungo quattro pollici dovrebbe morire in pochi minuti dopo essere stato punto - grazie al veleno dello scorpione, che provoca una paralisi temporanea, i muscoli che consentono al topo di respirare dovrebbero spegnersi, portando all'asfissia —Sicuro che il roditore eviterebbe gli scorpioni a tutti i costi. Ma se metti un topo e uno scorpione nello stesso posto, la reazione del roditore è sorprendentemente sfacciata.
Se punto, il roditore lungo quattro pollici potrebbe saltare indietro per un momento sorpreso. Quindi, dopo una breve pausa, cercherà di uccidere e divorerà lo scorpione pezzo per pezzo:
Questo comportamento predatore non è il risultato di una notevole tenacità. Come hanno recentemente scoperto gli scienziati, il topo ha sviluppato un adattamento particolarmente utile: è immune al dolore e agli effetti paralitici che rendono il veleno dello scorpione così tossico.
Sebbene gli scienziati sapessero da tempo che il topo, originario dei deserti del sud-ovest americano, preda di una serie di scorpioni non tossici, "nessuno aveva mai veramente chiesto se attaccavano e uccidevano scorpioni davvero tossici", afferma Ashlee Rowe dello Stato del Michigan Università, che ha guidato il nuovo studio pubblicato oggi su Science .
Per indagare, Rowe visitò il deserto vicino alle montagne di Santa Rita in Arizona e raccolse un numero di topi e scorpioni. Tornando al suo laboratorio, quando lei e i suoi colleghi hanno riunito i due animali nella stessa vasca, hanno visto che i topi divoravano con gusto gli scorpioni e apparentemente erano impermeabili alle loro stringhe tossiche, senza mostrare alcun segno di infiammazione o paralisi in seguito. Hanno anche iniettato direttamente il veleno in altri campioni di topo per confermare ulteriormente che non li ha influenzati fisiologicamente.
Rimaneva tuttavia la questione se i topi fossero semplicemente immuni agli effetti paralizzanti del veleno o non fossero anche in grado di provare dolore a causa di una puntura. "Vorrei vedere i topi farsi pungere, e si sarebbero solo governati un po 'e l'avrebbero fatto esplodere", dice Rowe. Dopo aver parlato con le persone che erano state punto e sentito quanto gravemente ferito, ha ipotizzato che la lieve reazione nei topi indicava che erano resistenti al dolore stesso.
Lavorando con Yucheng Xiao e Theodore Cummins dell'Università dell'Indiana, ha esaminato attentamente le strutture fisiche che collegano i neuroni sensoriali (che trasmettono stimoli esterni, come il dolore) al sistema nervoso centrale (dove si sperimenta il dolore). "Esistono neuroni lunghi e di grandi dimensioni che si estendono dalle mani e dai piedi fino al midollo spinale e sono responsabili del prelievo di informazioni dall'ambiente e dell'invio al cervello", afferma.
Incredibilmente, le cellule nervose associate all'interfaccia tra questi due sistemi possono continuare a funzionare normalmente quando sono state rimosse dai topi, se sono state correttamente conservate e coltivate in un mezzo. Di conseguenza, il suo team è stato in grado di esaminare i meccanismi che controllano il flusso di segnali tra i neuroni sensoriali e il midollo spinale - strutture note come canali ionici - e vedere se quelli presenti nei topi cavalletta funzionavano in modo diverso rispetto a quelli nei topi domestici quando esposto al veleno di scorpione.
Hanno scoperto, nei topi domestici, che il veleno faceva passare un canale noto come Nav1.7 lungo un segnale, causando la percezione del dolore. Nei topi cavalletta, tuttavia, è successo qualcosa di inaspettato: l'arrivo del veleno non ha causato alcun cambiamento nell'attività di Nav1.7, perché le proteine prodotte da un diverso canale ionico, noto come Nav1.8, si legavano alle molecole di veleno e le rendevano inutili. In effetti, questa reazione ha prodotto un effetto paralizzante generale sull'intero sistema di trasmissione del dolore del topo, lasciando gli animali temporaneamente incapaci di provare ogni sorta di dolore, compresi quelli non correlati al veleno di scorpione.
I ricercatori hanno anche esaminato la genetica di base, sequenziando i geni che corrispondono a questi canali ionici strutturati alternativamente, il che consentirà loro di studiare lo sfondo evolutivo specifico di questo notevole adattamento. In teoria, gli incentivi per le specie di topi che evolvono in un'immunità alle tossine di scorpione sembrano ovvi: il roditore notturno si nutre di tutti i tipi di scorpioni, quindi a meno che non riesca a distinguere visivamente tra quelli che sono benigni e tossici, dovrà affrontare gravi conseguenze se è sensibile al veleno. "La morte, dopo tutto, è una pressione di selezione piuttosto forte", osserva Rowe.
D'altra parte, il dolore svolge un ruolo evolutivo cruciale, informando un organismo quando è in pericolo. Alcune altre specie hanno saputo evolvere la resistenza a particolari tossine (i serpenti di giarrettiera, ad esempio, sono resistenti alla tossina prodotta da tritoni dalla pelle ruvida), ma questi esempi implicano tutti una resistenza alle tossine che possono uccidere, ma in realtà non causano dolore.
Quindi il fatto che i topi cavalletta abbiano evoluto la resistenza al dolore stesso è nuovo, e probabilmente è il risultato di una serie molto specifica di circostanze evolutive. Un aspetto importante è che gli scorpioni di corteccia sono una parte significativa della dieta del topo, portando a frequenti interazioni tra i due organismi. Inoltre, dice Rowe, "il meccanismo è specifico del veleno stesso, quindi non compromette i percorsi di dolore globali del mouse". Di conseguenza, il mouse è ancora in grado di rilevare altre fonti di dolore (non appena dopo che è stato morso dallo scorpione), e quindi saprà quando deve affrontare pericoli dolorosi non correlati.
