Gli scienziati svelano il mistero delle meduse che possono fondersi; capire

In una notte d’estate del 2023, Kei Jokura entrò nel laboratorio di biologia marina presso la Woods Hole Oceanographic Institution in Massachusetts. trasportando con eccitazione una massa gelatinosa in un bicchiere.

Il biologo era appena arrivato dal primo piano, dove le vasche ospitavano una colonia di meduse a pettine gelatinose. La massa era più grande delle altre, e Sembrava che due meduse si fossero fuse in una sola..

“All’inizio non potevo credere ai miei occhi”, ricorda Jokura, che allora era ricercatore post-dottorato presso l’Università di Exeter nel Regno Unito.

Mariana Rodriguez-Santiago, ricercatrice post-dottorato presso la Colorado State University, stava lavorando al suo progetto quando Jokura si presentò. “Eravamo tutti stupiti e stupiti, pensando: ‘Come possono fondersi e continuare a nuotare e muoversi come un’unità?'”, ha detto.

Prese una pipetta e colpì delicatamente una delle meduse. Lei si agitò. Allo stesso tempo, anche l’altro a cui sembrava essere connesso si contrasse.

“Abbiamo pensato: ‘Sono capaci di provare la stessa cosa? Sono un individuo? Due individui? Come possiamo capirlo?’”, ha ricordato.

Nelle settimane successive, Rodriguez-Santiago aiutò Jokura ad abbinare più coppie di meduse a pettine, scientificamente note come Mnemiopsis leidyi, per vedere cosa succedeva. I risultati dell’indagine condotta da Jokura, pubblicati il ​​7 ottobre sulla rivista Current Biology, hanno mostrato che non solo due meduse potrebbero fondere i loro corpi, ma anche i loro sistemi nervoso e digestivo potrebbero fondersi. Due sono diventati effettivamente uno.

“Il fenomeno della fusione ha sicuramente sollevato molte domande interessanti, come quali geni sono coinvolti nella fusione, cosa succede alla segnalazione neurale e cosa definisce ‘sé’ e ‘non-sé'”, ha affermato Jokura, ora ricercatore post-dottorato presso l’Istituto Nazionale di Biologia di Base del Giappone.

Le meduse a pettine si trovano in tutto il mondo nelle acque costiere e nelle profondità dell’oceano. Sebbene assomiglino alle comuni meduse, non pungono e appartengono a un phylum diverso, Ctenophora, che in greco significa “portatori di pettine”. Prendono il nome dai loro pettini, file di appendici simili a capelli chiamate ciglia che usano per muoversi nell’acqua.

I ctenofori sono uno degli animali più antichi della Terra, se non il più antico, forse la sorella di ogni altro animale dell’albero della vita, quindi “forniscono un’opportunità unica per studiare aspetti fondamentali della funzione del sistema nervoso”, ha detto Rodriguez Santiago, co -autore dello studio.

“Appartengono a un gruppo di animali che erano presenti quando i primi animali si sono evoluti”, ha detto Pawel Burkhardt, biologo evoluzionista e ricercatore presso l’Università di Bergen in Norvegia. Burkhardt è stato coautore di un altro rapporto di ottobre su M. leidyi, pubblicato sulla rivista PNAS, in cui si dimostra che la medusa è in grado di svilupparsi al contrario, ritornando a uno stadio di vita precedente dopo lo stress.

“I due documenti recenti evidenziano che i ctenofori hanno l’opportunità di adattarsi rapidamente ai cambiamenti ambientali e che i loro programmi di sviluppo sono potenzialmente più flessibili di quelli osservati in altri animali”, ha affermato.

Potrebbe anche darsi, suggerisce l’articolo di Jokura, che ai ctenofori manchi il meccanismo protettivo di alloriconoscimento che consente a un organismo di differenziare tra le proprie cellule e tessuti e quelli di un altro organismo. Negli esseri umani, ad esempio, l’alloriconoscimento è alla base del rigetto degli organi che si verifica durante la chirurgia dei trapianti.

Jokura stava studiando come M. leidyi risponde alla luce quando scoprì che due esemplari feriti si erano uniti. Curiosi di ricreare il fenomeno, lui e Rodriguez-Santiago iniziarono a sperimentare.

Hanno tagliato parti di diverse meduse e hanno messo insieme le coppie asportate in piastre di Petri durante la notte. Nove coppie su 10 si sono fuse con successo, dando vita ad animali con due organi sensoriali e due serie di aperture anali, mentre le tipiche meduse ne hanno solo una per ciascuno. Secondo Jokura, la fusione è avvenuta molto più velocemente di quanto i ricercatori si aspettassero.

“Per osservare il processo di fusione – quando e come avviene – eseguiamo l’imaging time-lapse”, ha detto. Il gruppo di ricerca ha posizionato le meduse tagliate una accanto all’altra e ha aspettato. Inizialmente, le meduse continuavano a contrarre i muscoli in modo indipendente. Nel giro di un’ora, i loro movimenti ritmici iniziarono a sincronizzarsi. Allo scoccare delle due ore erano sincronizzati. Quando venivano colpiti delicatamente da un lato, entrambi i lati dell’organismo combinato si contraevano all’unisono.

Le immagini hanno dimostrato un altro strato di fusione: anche i sistemi digestivi degli animali si sono combinati. I ricercatori hanno alimentato un gambero di salamoia etichettato in modo fluorescente nella bocca di una coppia di meduse che erano state fuse insieme per due giorni. Quindi il team ha monitorato il movimento del pasto attraverso un microscopio.

Le particelle digerite hanno viaggiato attraverso il canale digestivo, hanno attraversato il confine di fusione ed sono entrate nel tratto digestivo dell’altro animale – “e l’altro individuo ha potuto defecare il cibo”, ha spiegato Rodriguez-Santiago. Alla fine, i rifiuti venivano espulsi da entrambi gli ani, ciascuno a suo tempo.

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Ciò che Rodriguez-Santiago trova più interessante nello studio è il modo in cui mette in discussione quelli che pensava fossero “confini piuttosto rigidi” tra sé e l’altro.

L’alloriconoscimento è considerato un adattamento protettivo perché consente a un organismo di respingere cellule estranee che potrebbero introdurre malattie pericolose. Ma questi animali “ignorano questo rifiuto sensoriale per avere quindi potenzialmente una possibilità di sopravvivenza ancora migliore”, ha detto.

Burkhardt ritiene che i risultati potrebbero portare gli scienziati a capire quando gli animali hanno sviluppato l’alloriconoscimento e come i sistemi nervosi semplici formano ed elaborano le informazioni. Jokura vuole studiare ulteriormente come i sistemi nervosi delle meduse si uniscono dopo la fusione.

“Vorrei indagare su come sono integrati i vostri “pensieri””, ha detto. “Visualizzando le reti neurali, possiamo esplorare qualcosa di simile alla fusione della coscienza”.

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