Ricerche

Verme a nastro (Tubulanus sexlineatus) che rigenera la testa (la sezione pigmentata più chiara a sinistra). Fonte: Terra C. Hiebert.

Un gruppo internazionale di ricercatori, che comprende biologi dell'Università del Maryland, ha scoperto che almeno quattro specie di vermi marini a nastro sviluppano indipendentemente la capacità di rigenerare la testa dopo l'amputazione.

La rigenerazione delle parti del corpo amputate è rara, ma esiste in tutto il mondo animale; dalle salamandre, i ragni e le stelle marine (che possono far ricrescere appendici), a una specie di verme a nastro che può rigenerare un intero individuo da un piccolo frammento di tessuto.

Ma le abilità rigenerative erano generalmente considerate un tratto antico che alcune specie riuscivano a mantenere, mentre la maggior parte delle altre le hanno perse durante l'evoluzione.

Questo nuovo studio, pubblicato nel numero del 6 marzo 2019 di Proceedings of the Royal Society B, rovescia questa ipotesi. In un'indagine su 35 specie di vermi marini, i ricercatori hanno scoperto che la capacità di rigenerare un'intera testa, incluso il cervello, si è evoluta relativamente di recente in 4 di queste specie.

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Tutti gli animali hanno un certo grado di capacità rigenerativa. Anche gli esseri umani fanno ricrescere la pelle danneggiata da una ferita. Tuttavia, i lignaggi animali che divergevano molto presto nella storia evolutiva, come spugne, idroidi e ctenofori, sono spesso in grado di far ricrescere interi individui anche da piccole parti amputate. Man mano che gli animali si evolvevano in una maggiore complessità, le abilità rigenerative sono diventate meno drastiche e meno comuni.

Stimare dove e quando sono intervenuti i cambiamenti nelle abilità rigenerative sull'albero della vita è fondamentale per capire come si evolve la rigenerazione e quali fattori influenzano la capacità. Fino ad ora, la comprensione scientifica di come si è evoluta la rigenerazione si basava esclusivamente su studi su animali che hanno perso capacità rigenerative.

Questo perché tutti i precedenti guadagni nelle abilità rigenerative si sono verificati troppo indietro nel lontano passato per fare studi comparativi. Questa nuova ricerca presenta la documentazione più chiara degli animali che acquisiscono nuove capacità rigenerative e potrebbe far luce sulle caratteristiche necessarie affinché il tratto si evolva.

"Le specie che identifichiamo come dotate di rigenerazione della testa evolute di recente saranno modelli eccellenti per studiare l'emergere di nuove capacità di rigenerazione negli animali", ha detto Alexandra Bely, professoressa associata di biologia alla UMD e uno degli autori dello studio. "Ora possiamo farci domande, come quali cambiamenti nei processi molecolari hanno portato alle nuove capacità di rigenerazione della testa".

Per condurre lo studio, i ricercatori hanno raccolto vermi a nastro lungo le coste degli Stati Uniti, Argentina, Spagna e Nuova Zelanda dal 2012 al 2014. Hanno eseguito esperimenti di rigenerazione su 22 specie. Hanno anche ottenuto informazioni su 13 altre specie di vermi marini a nastro da studi precedenti.

Tutte le specie erano in grado di ripristinare se stesse per completare gli individui attraverso la ricrescita delle estremità. Solo otto specie riuscivano a rigenerare la loro testa e ripristinare un intero individuo solo dalla parte posteriore del corpo. Quattro di queste erano note da studi precedenti e quattro sono nuove.

Più sorprendente del numero di vermi a nastro che potevano far ricrescere le teste era che la maggior parte di loro non poteva farlo. Gli studi degli anni '30 sul verme a nastro (Lineaus sanguineus), hanno dimostrato che è un campione di rigenerazione animale con la capacità di far ricrescere con successo un corpo intero e una testa dall'equivalente di appena un duecentomillesimo di individuo (che è come far ricrescere una persona di 70kg da appena 0,34g di tessuto, circa 1/16 di cucchiaino). Quell'esempio ha dato all'intero ceppo di vermi marini (chiamati nemertea) la reputazione di 'super rigeneratori'.

L'ipotesi naturale era che fosse un tratto antico tramandato da un antenato comune che alcuni vermi a nastro hanno iniziato a perdere quando le specie si sono diversificate. Tuttavia, con la loro indagine su 35 specie, i ricercatori hanno ricostruito il modello evolutivo della rigenerazione in tutto il ceppo e hanno scoperto che si trattava di un'abilità più recente, anche tra super rigeneratori come i Lineaus sanguineus.

"Si è dedotto che l'antenato di questo gruppo di vermi non era in grado di rigenerare una testa, ma in seguito quattro gruppi separati hanno sviluppato la capacità di farlo", ha detto la Bely. "Si ritiene che uno di questi momenti sia stato solo da 10 a 15 milioni di anni fa". In termini evolutivi, questa è storia recente, dato che si ritiene che le abilità rigenerative si siano evolute per la prima volta prima del Periodo Cambriano, più di 500 milioni di anni fa.

Le opportunità di studiare i guadagni nelle abilità rigenerative possono migliorare notevolmente la comprensione da parte degli scienziati delle strategie di sviluppo che consentono e migliorano la rigenerazione.

Ad esempio, alcuni dei vermi incapaci di rigenerare la testa nello studio sono sopravvissuti per mesi senza testa. Ciò potrebbe indicare un possibile precursore all'evoluzione della capacità di rigenerare una testa, perché sopravvivere a un'amputazione abbastanza a lungo per la rigenerazione potrebbe essere il primo passo evolutivo.