Il
suono di un predatore sensibilizza a un ferormone sessuale femminile
GIOVANNI ROSSI & DIANE RICHMOND
NOTE E
NOTIZIE - Anno IX - 05 marzo 2011.
Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale
di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). La sezione
“note e notizie” presenta settimanalmente note di recensione di lavori
neuroscientifici selezionati dallo staff
dei recensori fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori
riviste e il cui argomento rientra negli oggetti di studio dei soci afferenti
alla Commissione Scientifica, e
notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società
Nazionale di Neuroscienze.
[Tipologia del testo:
RECENSIONE]
L’esperienza
determina la modulazione della sensibilità percettiva agli stimoli sensoriali, come parte essenziale
dell’adattamento dell’animale all’ambiente. Gli ambienti naturali, ed ancor più
quelli modificati dall’intervento antropico, si presentano come sistemi
variabili, ed anche quelli apparentemente caratterizzati dalla maggiore
costanza delle proprietà e dei fenomeni fisici e chimici, devono considerarsi
intrinsecamente dinamici, pertanto i cambiamenti indotti negli organismi
animali dall’esperienza che questi fanno del mondo attraverso gli apparati
nervosi di esopercezione, sono espressione di una necessità adattativa.
La
sensibilizzazione e l’adattamento ai segnali in una modalità percettiva, per
effetto dell’esperienza, si conoscono da lungo tempo come fenomeni confermati
da innumerevoli verifiche sperimentali e basati su meccanismi molecolari che
sono stati in parte individuati. Al contrario, la possibilità che segnali
sensoriali agiscano sulla sensibilità di una diversa modalità percettiva
(segnali visivi sull’udito, uditivi sull’olfatto, ecc.) non è molto studiata,
anche se la dimostrazione di una tale interazione potrebbe avere importanti
conseguenze teoriche. In genere, infatti, sulla base di nozioni neurologiche e
neuropsicologiche, si pensa all’influenza dell’apprendimento mediato da un
canale sensoriale sulla prestazione legata ad un altro canale, come alla
facoltà di elaborazione transmodale della nostra corteccia cerebrale.
L’influenza diretta di una modalità sensoriale su un’altra, in un sistema
nervoso semplice[1], potrebbe
aprire la strada a riflessioni su un livello di elaborazione semisconosciuto.
Sylvia
Anton, con colleghe e colleghi provenienti da Svezia, Argentina e Danimarca, ha
studiato una farfalla, un lepidottero dei Nottuidi conosciuto come Nottua del cotone (Ordine: Lepidoptera,
famiglia: Noctuidae; Specie epifite: Spodoptera
littoralis) e studiato per l’intensa risposta del maschio al ferormone
sessuale femminile (Anton S., et al. Brief predator sound exposure
elicits behavioral and neuronal long-term sensitization in the olfactory system
of an insect. Proceedings of the National
Academy of Science USA 108 (8), 3401-3405,
2011).
Il gruppo di ricerca fa capo ai seguenti istituti:
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Unité Mixte de Recherche
1272, Centre de Recherches de Versailles (Francia); Chemical Ecology,
Department of Plant Protection Biology, Swedish University of Agricultural
Sciences, Alnarp (Svezia); Department of Biodiversity and Experimental Biology,
Universidad de Buenos Aires (Argentina); Institute of Biology, University of
Southern Denmark, Odense (Danimarca).
Nel
maschio di Spodoptera littoralis la sensibilità al ferormone sessuale secreto dalla femmina aumenta 24 ore
dopo una breve pre-esposizione alla molecola, con conseguenze misurabili al
livello del sistema nervoso centrale e del comportamento. La sperimentazione ha
evidenziato che tale effetto non è circoscritto alla stessa modalità
sensoriale: la sensibilità dei neuroni olfattivi che
percepiscono il ferormone, può essere modulata anche dall’esposizione ad uno stimolo acustico costituito da impulsi simulanti gli ultrasuoni di
ecolocalizzazione[2] impiegati
dai pipistrelli insettivori, predatori della Nottua del cotone.
I
ricercatori hanno valutato le riposte di maschi del lepidottero,
precedentemente esposti, in una prova standardizzata (walking bioassay) ed hanno registrato l’attività dei neuroni del centro olfattivo primario, ossia il lobo antennale.
La
breve esposizione al tono acustico corrispondente al “richiamo” del pipistrello,
ma non ad altre frequenze “neutre” in chiave comportamentale, aumentava la
sensibilità degli insetti maschi al ferormone sessuale femminile 24 ore dopo,
così come accadeva per l’esposizione al ferormone stesso. Le manifestazioni
comportamentali coincidevano con i reperti bioelettrici, che indicavano un aumento
di sensibilità delle cellule nervose sensoriali olfattive del lobo antennale.
In
conclusione, questo lavoro fornisce un’evidenza sperimentale significativa, sia
in termini comportamentali che di attività dei neuroni centrali, dell’esistenza,
in un insetto, di un processo di plasticità
trans-modale
dipendente dall’esperienza. Il passo successivo, certamente molto impegnativo,
sarà l’individuazione dei meccanismi molecolari alla base di un fenomeno il cui
significato biologico si presta a stimolanti ipotesi evoluzionistiche.
Gli autori della nota invitano alla lettura delle
recensioni di lavori originali di argomento connesso che compaiono nella
sezione “Note e Notizie”.
[1] Si può, naturalmente, obiettare che l’organizzazione dei sistemi nervosi semplici, come quello degli insetti, è molto distante da quella dell’encefalo dei mammiferi, e che la conservazione nei mammiferi di schemi equivalenti di influenza diretta fra modalità sensoriali, sarebbe tutta da dimostrare.
[2] Il termine echolocation fu coniato da Donald Griffin che, lavorando con Robert Galambos, dimostrò nel 1938 l’esistenza di questo meccanismo biologico basato sull’invio di ultrasuoni e la percezione dell’eco di ritorno conseguente all’impatto con gli oggetti (sonar biologico). Ricordiamo che gli esperimenti condotti nel Novecento si basavano sugli studi di Lazzaro Spallanzani che, due secoli prima, mediante l’interpretazione dei risultati di prove ingegnose, aveva scoperto che il volo dei pipistrelli è guidato dall’udito e non dalla vista. Non solo i Chirotteri, ma anche altri animali, fra cui balene e delfini, adoperano il sonar biologico.