Immagina che le tue braccia siano incollate a quasi tutto ciò che hanno toccato. Gli umani devono preoccuparsene solo in incidenti sfortunati che coinvolgono colla folle. Penseresti, tuttavia, che un polipo soffrirebbe di arti eccessivamente attaccati: i loro otto tentacoli sono allineati con centinaia di ventose tattili che cambiano forma e percepiscono il cibo. Quindi, perché queste braccia non si uniscono o finiscono in nodi?
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"È sorprendente che nessuno abbia nemmeno posto questa domanda", afferma Guy Levy, ricercatore nel laboratorio del neurobiologo polpo Benny Hochner presso l'Università ebraica di Gerusalemme. Il problema di unire le braccia e legarsi in nodi potrebbe sembrare sciocco dal punto di vista umano. Ma, per un polpo, è un'importante impresa evolutiva di controllo del movimento.
Levy, Hochner e i loro colleghi negli Stati Uniti e in Israele pensano di aver capito come fanno i polpi. Secondo il loro studio pubblicato oggi su Current Biology, la pelle di polpo produce un segnale chimico per scavalcare i riflessi della ventosa dei tentacoli. Ogni segnale chimico può anche essere unico per il polpo, il che impedirebbe anche a questi organismi talvolta cannibali di mangiare pezzi recisi delle loro stesse braccia.
Gli scienziati sono interessati a questi animali dall'aspetto alieno perché simili agli umani, hanno un grande cervello. Questi cervelli sono composti da 200 milioni di neuroni e sono in grado di risolvere problemi e memorizzare (e persino prevedere importanti partite di calcio). "Comprendere veramente la visione del mondo di un polipo è fondamentale per capire quali sono i fattori che determinano la creazione di un grande cervello", afferma Jennifer Basil, biologa al Brooklyn College del CUNY che non era affiliata allo studio.
Il sistema nervoso polpo differisce dal nostro in un modo chiave: 300 milioni di neuroni periferici si estendono attraverso le loro braccia tentacolari e facilitano il movimento. I pollici opposti sono fantastici, ma questi tentacoli prensile danno ai polpi la libertà di movimento che consente loro di afferrare il cibo, nascondersi in piccoli spazi e rubare le telecamere dei sub.
Le ventose che rivestono i tentacoli di Octopus vulgaris raccolgono segnali chimici e sensoriali per assaggiare essenzialmente potenziali alimenti. (Foto: © Ingo Arndt / Foto Natura / Minden Pictures / Corbis) "Il polpo ha il controllo completo sulle sue braccia, ma il controllo è distribuito tra il cervello e le braccia, che sono in una certa misura autonomi", afferma Levy. Quindi, quando un braccio di polpo viene tagliato accidentalmente o in uno scontro con un predatore, rimane attivo per circa un'ora, afferrando istintivamente e tenendo tutto ciò che tocca.
A causa della loro autonomia, i ricercatori hanno visto le braccia di polpo amputate come un modo per cercare di rispondere a domande su come questi animali cannibali riconoscono le loro braccia attaccate (e non attaccate) dal potenziale cibo.
I ricercatori hanno iniziato amputando umanamente un braccio di polpi comuni ( Octopus vulgaris ) nel loro laboratorio. "Questo non è un evento traumatico per i polpi", spiega Levy, che ha svolto gran parte del lavoro di laboratorio con il suo collega Nir Nesher. "Perdono le braccia in natura molte volte e continuano a comportarsi normalmente e il braccio ricresce."
I ricercatori hanno messo un polipo e diversi oggetti - braccia amputate, braccia pelate, pesce, gamberi e capsule di Petri parzialmente ricoperte di pelle di polpo - in una vasca e hanno osservato cosa è successo. Le braccia amputate non si attaccarono mai a se stesse né afferrarono le braccia del polipo vivo nel serbatoio, evitando invece i suoi ex polloni vicini.
Le braccia recise, tuttavia, si aggrappavano alle braccia di polpo con la pelle e alla parte in plastica delle capsule di Petri. I ricercatori hanno misurato la forza applicata a ciascun oggetto e hanno scoperto che le braccia non hanno mai applicato la forza di presa sulla pelle. Quindi, qualunque segnale impedisse i riflessi dell'attacco ventosa, doveva provenire dalla pelle.
Un polpo si strofina le braccia sopra il braccio appena amputato, accarezzandolo, ma senza afferrare la pelle. Il polpo afferra il braccio che agita solo nel sito di amputazione, dove la carne è esposta, e lo tiene nel becco senza mangiarlo. (Video: Current Biology, Nesher et al.) La pelle di polpo è incredibilmente complessa; è composto da cellule che cambiano colore chiamate cromofori, insieme a reti di segnalazione chimica e cellule nervose. Per verificare se un segnale chimico potesse essere in gioco, hanno spalmato le secrezioni di pelle di polpo estratte e le secrezioni di pelle di pesce su diverse piastre di Petri e le hanno messe nelle vasche dei polpi con le braccia recise.
Le forze applicate dalle braccia recise alle piastre di Petri con melma di polpo erano 10 volte meno di una normale capsula di Petri e 20 volte meno di una capsula di Petri con melma di pesce. Chiaramente, una sorta di sostanza chimica della pelle trasmetteva il messaggio "Tentacoli!"
I segnali chimici sono molto diffusi in biologia, ma i ricercatori notano che questo è il primo segnale chimico che innesca un comportamento motorio che non scende nella catena di comando nel cervello. Questo segnale non solo impedisce alla creatura di legarsi ai nodi, ma probabilmente impedisce anche all'animale di mangiare le proprie braccia recise. Nei test sui carri armati, i polpi vivi a volte si attaccavano anche alle braccia amputate, ma avevano maggiori probabilità di afferrare un braccio e maneggiarlo come cibo se non gli appartenesse mai.
Il polpo mette il braccio in bocca, trattandolo come cibo.I segnali chimici sembrano unici per l'animale, ma determinare quanto sia unico ciascun segnale e fissare la ricetta chimica richiede ulteriori approfondimenti. "Questo riconoscimento chimico di sé, in particolare in un organismo che ha appendici così libere, è parte integrante della comprensione di come un animale del genere funzioni perché non esiste un altro animale del genere", afferma Basil.
Il loro corpo unico e il sistema nervoso periferico hanno anche attirato l'attenzione dei gruppi biorobotici. Numerosi laboratori in tutto il mondo stanno tentando di sviluppare un robot dal corpo morbido basato su un polipo per applicazioni da apparecchiature mediche per aiutare a spostare i pazienti in strutture di assistenza agli anziani. In questo caso, il laboratorio israeliano lavora con uno sforzo europeo chiamato STIFF-FLOP che sta sviluppando un braccio robotico flessibile basato sul tentacolo del polpo per aiutare con interventi chirurgici meno invasivi.
"Un meccanismo come quello che abbiamo trovato qui può essere di grande aiuto per gli ingegneri", afferma Levy. Ad esempio, si potrebbe programmare uno strumento chirurgico a forma di braccio di polpo per evitare ostacoli mediante riconoscimento chimico, oppure "se il manipolatore deve strisciare attraverso i tubi dell'intestino, può essere programmato per evitare di manipolare le pareti dell'intestino", suggerisce.
Le possibilità sembrano infinite. Forse i robot di polpo potrebbero anche esplorare le profondità dei nostri oceani un giorno ... con tentacoli che non si attaccano, ovviamente.
Correzione: una versione precedente di questo articolo affermava che il sistema nervoso periferico del polpo contiene 300 nervi anziché 300 neuroni.
