I primi animali erano predatori o filtratori come le spugne che vivono negli oceani di oggi? E che ruolo ha giocato la simbiosi con le alghe, come con i coralli che formano la barriera corallina? In questo articolo parleremo dell’evoluzione animale e della sua natura originale.
Le sorprendenti scoperte di un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Dr. Thomas W. Holstein dell’Università di Heidelberg sullo sviluppo degli anemoni di mare suggeriscono che uno stile di vita predatorio ha modellato la loro evoluzione e ha avuto un impatto significativo sull’origine del loro sistema nervoso.
Come riportato in un nuovo articolo pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che i giovani stadi di vita (larve) del piccolo anemone di mare Aiptasia si nutrono attivamente di prede vive e non dipendono dalle alghe. Per catturare la preda, le larve dell’anemone utilizzano cellule urticanti specializzate e una semplice rete neuronale.
Evoluzione animale: il ruolo della gastrulazione
Nello sviluppo embrionale iniziale degli organismi multicellulari, la gastrulazione gioca un ruolo chiave. Il professor Holstein è biologo evoluzionista e dello sviluppo presso il Centro per gli Studi Organismali (COS) di Ruperto Carola.
L’esperto ha spiegato tramite alcune dichiarazioni riportate da PHYS.ORG: “Nella sua forma più semplice, la gastrula si sviluppa da una sfera cava di cellule, la blastula, formando uno stadio larvale con intestino e bocca; immaginate di spingere una palla verso l’interno da un lato. Tutti gli animali passano attraverso questo stadio di gastrula, che potrebbe anche essere esistito all’inizio dell’evoluzione animale”.
Ira Mägele, membro del suo gruppo di ricerca, è riuscito a dimostrare che già nello stadio tardivo della gastrula, le larve dell’anemone di mare Aiptasia catturano prede di dimensioni adeguate con le loro cellule urticanti, le ingeriscono con la bocca e le digeriscono nel loro intestino primitivo.
L’importanza dell’Aiptasia
L’anemone di mare Aiptasia è un sistema modello per la ricerca sull’endosimbiosi nei coralli e in altri cnidari. “I coralli vivono in acque povere di nutrienti e, come larve o giovani polipi, assorbono le cellule delle alghe simbiotiche. Nell’Aiptasia, tuttavia, questo processo è importante per gli adulti ma non porta alla crescita e all’insediamento delle larve, suggerendo che la nutrizione è un fattore critico passo verso la chiusura del ciclo di vita“, ha affermato Holstein.
Studi di laboratorio sulle condizioni nutrizionali hanno dimostrato che il cibo per le minuscole larve di Aiptasia doveva essere sufficientemente piccolo e vivo. Le larve di Nauplius dei copepodi di Tisbe, piccole da 50 a 80 micrometri, sono di dimensioni simili alle larve di Aiptasia, il che le rende un alimento ideale.
Le larve aumentano continuamente e rapidamente di dimensioni, seguite dall’insediamento sul substrato e dalla metamorfosi in polipi primari. “In questo modo abbiamo potuto coltivare per la prima volta polipi maturi e anche i loro discendenti”, spiega Mägele.
La dottoressa Elizabeth Hambleton, una ricercatrice partecipante dell’Università di Vienna (Austria), afferma: “Chiudendo così il ciclo di vita dell’Aiptasia, sarà finalmente possibile effettuare gli esperimenti di genetica molecolare necessari per gli studi funzionali su questo modello endosimbiotico chiave”.
La professoressa Annika Guse dell’Università Ludwig Maximilian di Monaco, anch’essa coautrice dello studio, vede questo approccio sperimentale come una svolta per il lavoro su questo sistema modello.
Un nuovo quadro dello stile di vita predatorio
Come sottolinea il professor Holstein, i dati ottenuti dipingono un nuovo quadro dello stile di vita predatorio come caratteristica primaria della gastrula cnidaria. Il teorico evoluzionista Ernst Haeckel (1834-1919) per primo pose l'”ipotesi della gastrula”. “Ma l’ipotetica gastrula di Haeckel era una forma di vita che filtrava le particelle, come le spugne. Al contrario, la gastrula predatrice di Aiptasia e di altri cnidari possiede cellule pungenti specializzate utilizzate per catturare le prede”, afferma Holstein.
Lo stile di vita predatorio delle forme simili alla gastrula con organelli effusivi che espellono le tossine e che si trovano anche negli organismi unicellulari e nei vermi semplici, potrebbe essere stato un fattore critico dell’evoluzione iniziale degli organismi multicellulari e dello sviluppo di sistemi nervosi complessi e organizzati, secondo Holstein.
