La medusa immortale

Al termine della propria esistenza, tutti gli esseri viventi muoiono. Turritopsis dohrnii no: questa piccola medusa, come un'araba fenice è in grado di rinascere dalle sue ceneri. Come? E perché? La risposta a queste domande è scritta nei geni, e può avere importanti implicazioni anche per l'uomo.

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La medusa immortale

Al termine della propria esistenza, tutti gli esseri viventi muoiono. Turritopsis dohrnii no: questa piccola medusa, come un'araba fenice è in grado di rinascere dalle sue ceneri. Come? E perché? La risposta a queste domande è scritta nei geni, e può avere importanti implicazioni anche per l'uomo.

Gli animali nascono, si riproducono, e muoiono. La medusa Turritopsis dohrnii sfugge a questo destino. In risposta a danni fisici, mancanza di cibo, cambi di salinità o temperatura, la medusa ritorna ad uno stadio giovanile (il polipo), evitando così la morte. Questa dote, unica nel regno animale, è preziosa nella ricerca, per la comprensione dei meccanismi genetici che possono portare anche alla cura di molte malattie.

Un ciclo infinito

Per capire l’unicità di T. dohrnii dobbiamo capire il complesso ciclo vitale degli Idrozoi, la classe a cui questa medusa appartiene. Alla base di questo ciclo ci sono i polipi, i quali sono bentonici (vivono a contatto con il fondale o con un supporto) e coloniali, cioè vivono in gruppo. Le meduse nascono come piccoli bulbi attaccati ai polipi per poi svilupparsi come esseri indipendenti che entrano a far parte del plancton. A loro volta, le meduse si nutrono di altre minuscole creature planctoniche e crescono. Una volta mature, le loro gonadi rilasciano il contenuto (uova o sperma) nell’acqua, in un processo detto spawning. E dopo questo processo, normalmente, la medusa mostra segni di decadimento: smette di nuotare, la sua campana si raggrinzisce, e muore.

Turritopsis è unica perché, invece di morire, è in grado di tornare allo stadio di polipo

I gameti che la medusa ha rilasciato, però, attivano un nuovo ciclo: quelli di sesso opposto si fondono nell’acqua e dall’uovo fecondato si sviluppa una larva, detta planula. La planula non ha una bocca ed è dunque incapace di nutrirsi, nuota per un tempo breve (ore o giorni) e poi si insedia su un substrato appropriato – che può essere costituito da rocce o alghe – e si trasforma in un polipo. Il polipo forma poi una colonia dividendosi asessualmente.

Rinascere dalle ceneri

La medusa Turritopsis è unica perché, invece di morire, in risposta a stress esterni o dopo lo spawning, è in grado di trasformarsi in polipo. Per ogni medusa che non muore, nasce una nuova colonia che darà vita a centinaia di nuove meduse.

Polipo
Turritopsis dohrnii in fase di polipo (D. Maggioni).

Turritopsis è interessante per due motivi. Uno è ovvio, la medusa riesce a sfuggire alla morte. Il secondo un po’ meno. Durante la metamorfosi da medusa a polipo, alcune cellule di Turritopsis vanno incontro a transdifferenziazione, o riprogrammazione cellulare. La transdifferenziazione è un processo attraverso il quale una cellula somatica matura si trasforma in un nuovo tipo di cellula somatica matura, ad è anche una componente importante della rigenerazione degli organi. Attraverso la riprogrammazione cellulare è possibile sostituire cellule danneggiate in risposta a lesioni e invecchiamento. Ma meccanismi molecolari con cui ciò accade sono poco conosciuti. Nei sistemi modello tradizionali, la transdifferenziazione avviene in tempi relativamente lunghi, nell’arco di settimane, e per questo modellare la rete di regolazione genica è problematico. È qui che Turritopsis diventa importante come potenziale sistema di ricerca. A causa del suo potenziale unico di ringiovanimento, e poiché la transdifferenziazione in questo animale avviene in circa 24-72 ore, T. dohrnii rappresenta un sistema idea per studiare i meccanismi molecolari di stabilità cellulare.

Nei segreti del dna

Occhi di tenebra
Una raccolta di racconti, uno dei quali dedicato a Turritopsis dohrnii.

Nel Miglietta lab, alla Texas A&M University a Galveston (Usa) stiamo studiando la genetica di questo straordinario animale. La nostra ricerca ha mostrato che T. dohrnii è una specie dall’origine incerta (potrebbe essere italiana, o comunque mediterranea) introdotta in molte località del mondo, probabilmente attraverso il traffico delle navi da carico. La nostra prima caratterizzazione del trascrittoma di T. dohrnii – cioè l’analisi quantitativa e qualitativa dei geni espressi in un certo momento del ciclo vitale – ha identificato vari meccanismi di riparazione del Dna tra i processi biologici che si verificano nella cisti (lo stadio vitale intermedio attraverso il quale una medusa si trasforma nel polipo). Ora stiamo studiando il ruolo di alcuni geni importanti negli esseri umani, per capire come si comportano in questo straordinario animale.

Per saperne di più
Il sito del Miglietta Lab dedicato alla ricerca su Turritopsis dohrnii.
Musica per chitarra ispirata alla medusa immortale. 

Maria Pia Migliettahttp://www.tamug.edu/miglietta/
Maria Pia Miglietta insegna alla Texas A&M University, dove studia la genetica, l’evoluzione e la sistematica della Cnidaria e della medusa immortale Turritopsis dohrnii. Miglietta ha svolto attività di ricerca presso la Duke University (Usa, dove ha conseguito il dottorato), lo Smithsonian Tropial Research Institute di Panama, la Pennsylvania University (Usa), e la University of Notre Dame (Usa). È entrata a far parte del Dipartimento di Biologia Marina della Texas A&M University di Galveston nel 2014 ed è professore associato dal 2020. Ha scritto più di 30 articoli su riviste internazionali e la sua ricerca è stata pubblicata su diversi media nazionali e internazionali come Bbc, Discover Magazine, National Geographic, The New York Times Magazine. Finanziata dalla National Science Foundation, ha creato un sito per la divulgazione della ricerca sulla medusa immortale: https://therealimmortaljellyfish.com

Il video

Le vibrazioni di una ragnatela trasformate in suoni, progetto di sonificazione realizzato al MIT di Cambridge, Usa (Ian Hattwick, Isabelle Su, Christine Southworth, Evan Ziporyn, Tomás Saraceno e Markus Buehler).

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