Anche i tardigradi, invertebrati super resistenti, risentono del global warming

Un nuovo studio ha analizzato la tolleranza alle alte temperature di Ramazzottius varieornatus, una specie appartenente ai tardigradi, animali dall’aspetto buffo, ma noti per la loro resistenza a condizioni ambientali estreme. A effettuare la ricerca, pubblicata sulla rivista “Scientific Reports”, Ricardo Neves, Nadja Møbjerg e colleghi del Dipartimento di Biologia dell'Università di Copenaghen

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In un momento in cui si parla molto di riscaldamento globale è utile capire in che modo l’aumento delle temperature può agire sulla salute e sul benessere degli animali. Il team di ricercatori ha dimostrato che i tardigradi, animali che nel loro stato disidratato possiedono una straordinaria tolleranza agli ambienti estremi, sono molto vulnerabili alle esposizioni a lungo termine alle alte temperature.

Organismi curiosi, con caratteristiche uniche e presenti ovunque: chi sono i tardigradi?

Conosciuti anche come “water bears”, cioè “orsi d’acqua”, per via della loro forma, o anche “moss pigs”, cioè “maiali del muschio, dato che spesso vivono su questo tipo di piante (divisione Bryophyta), il nome “Tardigrada” cioè “animali che camminano lentamente”, gli è stato attribuito nel 1777 dal biologo italiano Lazzaro Spallanzani.

Sono invertebrati di dimensioni microscopiche presenti negli ambienti più diversi, marini, terrestri e di acqua dolce. Dal momento che anche le specie terrestri vivono all’interno di strati d’acqua che possono avere uno spessore appena sufficiente per ospitarli, i tardigradi sono considerati animali acquatici.

Fino a questo momento ne sono state descritte circa 1300 specie. Il corpo, a forma di botte e a simmetria bilaterale, è diviso in una testa e un tronco con quattro paia di zampe dotate di unghie o cuscinetti adesivi. La lunghezza corporea varia tra 50 micrometri e 1,2 millimetri e la bocca è provvista di 2 stiletti.

L’interesse del mondo scientifico per i tardigradi, tuttavia, non si limita alle caratteristiche anatomiche, fisiologiche, ecologiche, ecc., ma riguarda anche la loro stretta relazione evolutiva con gli artropodi.

La criptobiosi: quando le condizioni ambientali sono avverse

Come animali acquatici, i tardigradi hanno bisogno di essere circondati da un film d’acqua per essere nel loro stato attivo, che comporta l’alimentazione, lo sviluppo e la riproduzione. Eppure, queste creature sono in grado di sopportare periodi di essiccazione (anidrobiosi) tramite la criptobiosi, cioè uno stato ametabolico reversibile comune soprattutto tra le specie limno-terrestri.

I piccoli invertebrati entrano in una condizione definita “tun”, contraendo l’asse del corpo anteriore-posteriore, ritraendo le otto zampe e riorganizzando gli organi interni. In poche parole assumono la forma di una microscopica pallina. Ciò fornisce loro la capacità di tollerare gravi situazioni ambientali, tra cui riduzione dell’ossigeno, temperature estremamente basse, e alte concentrazioni di tossici e di soluti.

Tardigradi, da sempre affascinanti per gli scienziati

Gli studi sulla tolleranza alle alte temperature nei tardigradi hanno avuto inizio già nella metà del XIX secolo rivelando, per esempio, che la specie limno-terrestre Macrobiotus hufelandi poteva tollerare temperature fino a 120-125 ° C per pochi minuti, mentre altre potevano sopravvivere a temperature di solo circa 80 ° C.

Quanto a R. varieornatus, oggetto dello studio del team danese, non è la prima volta che la specie attrae l’attenzione degli studiosi, che hanno già indagato, e continuano a farlo, i suoi differenti meccanismi di tolleranza a condizioni ambientali difficili.

Una ricerca pubblicata nel 2019 sulla sequenza genomica di R. varieornatus ha riportato le alterazioni genomiche che contribuiscono alla sua abilità di tollerare condizioni ambientali estreme. Carrero e il suo team, dell’Università di Oviedo, Spagna, hanno trovato amplificazioni specifiche di diversi geni, tra cui MRE11 e XPC, e numerose varianti missenso esclusive di R. varieornatus nei geni CHEK1, POLK, UNG e TERT, tutte coinvolte in percorsi per la riparazione del DNA e il mantenimento dei telomeri. “Presi collettivamente —affermano gli autori — questi risultati indicano caratteristiche genomiche che possono contribuire alla maggiore capacità di resistere a condizioni ambientali estreme mostrata da R. varieornatus”.

L’effetto delle alte temperature su R. varieornatus

Di recente, anche  Ricardo Neves e colleghi hanno studiato la tolleranza alle alte temperature di R. varieornatus, un eutardigrado limno-terrestre temperato che si trova frequentemente negli habitat transitori di acqua dolce.

Gli esperti hanno stimato la temperatura letale media, alla quale si ottiene una mortalità del 50%, sia per i tardigradi attivi sia per quelli disidratati.

Anche i tardigradi, invertebrati super resistenti, risentono del global warming
Ramazzottius varieornatus nel suo stato attivo (A) e nello stato di criptobiotico tun (B). (Scientific Reports, 2020)

 

In base a quanto emerso, per i tardigradi attivi non acclimatati la temperatura media letale è di 37,1 ° C, seppure un breve periodo di acclimatazione porti a un lieve ma significativo aumento della temperatura media letale a 37,6 ° C. L’aspetto interessante, secondo gli autori, è che questa temperatura non è lontana da quella massima attualmente misurata in Danimarca, cioè 36,4 ° C.

Riguardo ai campioni essiccati, invece, la temperatura alla quale si raggiunge una mortalità stimata del 50% è di 82,7 ° C dopo esposizioni di 60 minuti, sebbene sia stata registrata una riduzione significativa a 63,1 ° C dopo esposizioni di 24 ore.

Il tallone d’Achille secondo gli studiosi

La ricerca, dunque, mette in luce come i tardigradi metabolicamente attivi siano vulnerabili alle alte temperature, sebbene l’acclimatazione possa fornire un aumento della tolleranza. I campioni essiccati, diversamente, mostrano una resistenza molto più alta: il tempo di esposizione, tuttavia, si pone come “fattore limitante che conferisce ai tardigradi una finestra circoscritta di tolleranza alle alte temperature”.

“I tardigradi —concludono i ricercatori— sono rinomati per la loro capacità di tollerare condizioni estreme, ma la loro resistenza alle alte temperature ha chiaramente un limite superiore: le alte temperature sembrano quindi essere il loro tallone d’Achille”.

 

Fonti:

Neves, R.C., Hvidepil, L.K.B., Sørensen-Hygum, T.L. et al. Thermotolerance experiments on active and desiccated states of Ramazzottius varieornatus emphasize that tardigrades are sensitive to high temperatures. Sci Rep 10, 94 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-019-56965-z (CC BY 4.0)

Carrero, D., Pérez-Silva, J.G., Quesada, V. et al. Differential mechanisms of tolerance to extreme environmental conditions in tardigrades. Sci Rep 9, 14938 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-51471-8 (CC BY 4.0)

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