MOLECOLE
CHE SEGNALANO IL PREDATORE
Sono ben noti e studiati i ferormoni, ossia varie classi di molecole che in genere veicolano segnali fra i membri di una specie[1]; al contrario, le conoscenze relative alla comunicazione chimica inter-specifica sono ancora molto limitate, e poco si sa delle molecole che la mediano, delle strutture che la rilevano e dei circuiti che la elaborano. Molti animali hanno l’abilità innata di riconoscere chemosegnali di pericolo provenienti da potenziali predatori, ossia sono in grado di rilevare e riconoscere dei kairormoni (kairomones), molecole che si distinguono dai ferormoni perché fungono da segnale per specie diverse da quelle che le producono. Questa classe di composti richiede ancora molti studi per essere ben definita e caratterizzata ma, d’altra parte, anche i neuroni che rilevano gli stimoli generati da tali composti non sono ancora stati identificati.
Papes, Logan e Stowers del Department of Cell Biology, The Scripps Research Institute, La Jolla, California, mediante il metodo della misura della paura evocata, hanno identificato dei potenziali kairormoni emessi da gatti, ratti e serpenti, ed hanno stabilito che la rilevazione e l’elaborazione del messaggio richiede l’intervento dei neuroni sensoriali dell’organo vomeronasale[2] (Papes F., et al. The vomeronasal organ mediates interspecies defensive behaviors through detection of protein pheromone homologs. Cell 141, 692-703, 2010).
Per definire la natura delle tracce emesse dai predatori, i tre ricercatori hanno isolato i ligandi principali provenienti da due specie, usando una combinazione di metodiche: saggi del comportamento innato in animali riceventi allo stato nativo, imaging del calcio e induzione di c-Fos.
Il risultato della sperimentazione è stato abbastanza sorprendente, perché l’attività di promozione del comportamento difensivo indotta da altri animali è codificata da ligandi specie-specifici appartenenti alla famiglia di proteine Mup (major urinary tract proteins), omologhi dei ferormoni del topo promuoventi l’aggressione. I tre ricercatori hanno dimostrato che proteine Mup ricombinanti sono sufficienti ad attivare i neuroni sensoriali e ad avviare il comportamento difensivo, al pari delle molecole naturali. Il meccanismo emergente fornisce una soluzione molecolare al difficile problema di evolvere una varietà di rilevatori molecolari specifici per le varie specie invianti i segnali.
Nel complesso, i risultati dello studio suggeriscono che nei topi si è evoluto un sistema generale per la percezione del predatore, costituito da un circuito che include l’organo vomeronasale, del quale si conosceva solo il ruolo fondamentale nella comunicazione chimica fra i membri della stessa specie.
L’autrice
della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della
bozza.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
[1] I ferormoni (in
alcune trattazioni si legge feromoni, dall’inglese pheromone)
sono molecole biologiche prodotte da organismi animali e rilasciate
nell’ambiente esterno con funzione di
segnale per individui della stessa specie. Nei mammiferi la recezione
avviene mediante l’inalazione dei composti che, attraverso le cavità nasali,
raggiungono le cellule specializzate per lo più contenute nell’organo
vomeronasale, una formazione che nella nostra specie è considerata un residuo
vestigiale. Si distinguono ferormoni traccianti, che consentono agli
animali di essere seguiti; ferormoni di allarme, che inducono uno stato
di allerta negli animali che li captano; ferormoni di segnalazione che
generano l’assetto funzionale dell’accoppiamento o dell’aggressione; ferormoni
innescanti, che producono modificazioni fisiologiche di lungo termine. Per
una buona introduzione all’argomento si consiglia un volume attualmente
considerato un classico: Tristram D. Wyatt, Pheromones
and Animal Behavior. Cambridge
University Press, 2003. Alcune nozioni sui ferormoni e sull’organo
vomeronasale di Jacobson si trovano in Note
e Notizie 31-03-07 Il sesso e il nervo sconosciuto. Si veda, poi, nella
sezione “AGGIORNAMENTI” del sito, l’aggiornamento su “Olfatto e chemorecezione
accessoria”: la scheda introduttiva disponibile sul sito include varie
recensioni di lavori originali sull’argomento.
[2] L’organo
vomeronasale (organo vomeronasale di
Jacobson) costituisce un sistema chemosensoriale accessorio di quello
olfattivo con il compito fisiologico del rilevamento e dell’elaborazione di
tracce chimiche con funzioni di segnale emesse da altri animali e
prevalentemente costituite da ferormoni. L’organo vomeronasale nei mammiferi,
posto sulla parete laterale della cavità olfattiva, è separato dall’epitelio
principale ed è costituito da una sottile lamina epiteliale all’interno di una
capsula. Le cellule chemosensoriali microvillose dell’organo costituiscono due
popolazioni (apicale e basale) distinte in base alla peculiare espressione di
alcuni geni (ad es.: geni per recettori e per subunità delle proteine G). Per
ulteriori dati sui recettori e sui processi di chemorecezione si veda in
Giuseppe Perrella, Appunti di
Neurochimica, BM&L, Firenze 2006.