Turritopsis dohrnii – La medusa immortale

Chi di noi almeno una volta nella vita non ha fantasticato sulla possibilità di rendere reversibile il processo di invecchiamento, di trovare il modo di poter ringiovanire e quindi diventare a tutti gli effetti biologicamente immortale? Ebbene al momento non si tratta più di sola fantasia poiché la scienza ha dimostrato che esiste un organismo in grado di farlo ed il suo nome è Turritopsis dohrnii. Nota anche come “medusa immortale”, è una specie appartenente agli idrozoi che si trova in tutto il mondo, nelle acque temperate e tropicali. È uno dei pochi casi noti di animali in grado di tornare completamente a uno stadio coloniale sessualmente immaturo (dopo aver raggiunto la maturità sessuale come individuo solitario). Questa medusa era precedentemente considerata conspecifica con T. nutricula prima di essere riclassificata come specie separata. Fu chiamata così nel 1883 in onore di Anton Dohrn, il fondatore della Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli.

Turritopsis dohrnii
Figura 1 – Turritopsis dohrnii

Filogenesi:

DominioEukaryota
RegnoAnimalia
SottoregnoEumetazoa
PhylumCnidaria
ClasseHydrozoa
OrdineAnthoathecata
SottordineFilifera
FamigliaOceaniidae
GenereTurritopsis
SpecieT. dohrnii
Nomenclatura
binomiale
Turritopsis dohrnii
Weismann, 1883

Tabella 1 – Classificazione scientifica della specie T. dohrnii

Anatomia:

La medusa di Turritopsis dohrnii è a forma di campana, con un diametro massimo di circa 4,5 millimetri. La loro composizione è molto semplice, sono solo circa il 5% di materia e la parte rimanente è composta da acqua. Sono composti da tre strati: Uno strato esterno (l’epidermide), uno strato intermedio (mesoglea; una sostanza densa simile alla gelatina) e uno strato interno (gastroderma). La mesoglea nelle pareti della campana è uniformemente sottile, ad eccezione di qualche ispessimento all’apice.

Lo stomaco relativamente grande è di colore rosso vivo e ha una forma cruciforme in sezione trasversale. Gli esemplari giovani, di 1 mm di diametro, hanno solo otto tentacoli uniformemente distanziati lungo il bordo, mentre gli esemplari adulti hanno 80-90 tentacoli. Le fitte cellule della rete nervosa sono presenti anche nell’epidermide del cappuccio. Qui formano una grande struttura ad anello sopra il canale radiale, comunemente presente negli cnidari.

Biologia:

Dieta:

Turritopsis dohrnii è una specie carnivora che comunemente si nutre di zooplancton. La loro dieta consiste principalmente di plancton, uova di pesce e piccoli molluschi. Essa caccia usando i suoi tentacoli mentre va alla deriva attraverso l’acqua. Questi ultimi, che contengono cellule urticanti chiamate “nematocisti”, sono in grado di propagarsi così da poter pungere la preda. I tentacoli possono quindi flettersi per dirigere la vittima verso la bocca (Poiché questa risulta essere l’unica apertura presente, la medusa non la sfrutta esclusivamente per ingerire il cibo, ma anche per espellere i rifiuti!). T. dohrnii, come altre meduse, può usare anche la sua campana per catturare le sue prede. La campana è in grado di espandersi, grazie al risucchio d’acqua, permettendole di nuotare, oltre ad essere trascinata passivamente dalle correnti. Questo movimento della campana può portare potenziali prede a portata dei tentacoli.

Predazione:

Questa specie, come altri idrozoi, è predata più comunemente da altre meduse; ciononostante sono noti molti altri predatori, che includono: anemoni di mare, tonni, squali, pesci spada, tartarughe marine e pinguini. Molte specie predano T. dohrnii, e altre meduse, a causa della loro semplice composizione.

Ciclo Vitale:

Le uova si sviluppano nelle gonadi delle meduse femminili, che si trovano nelle pareti del “manubrium” (o manubrio; struttura tubulare che collega la cavità gastrovascolare alla bocca). Le uova mature sono presumibilmente deposte in mare e fecondate da spermatozoi prodotti e rilasciati da meduse maschili, come nella maggior parte delle idromeduse. Tuttavia, la specie affine Turritopsis rubra sembra trattenere le uova fecondate fino allo stadio di planula. Le uova fecondate si sviluppano in larve di planula, che si depositano sul fondo del mare (o anche sulle ricche comunità marine che vivono su bacini galleggianti) e si sviluppano in colonie di polipi, dette “idroidi”. Queste consistono di stoloni che corrono lungo il substrato e rami verticali con “polipi di alimentazione” che possono produrre “gemme di medusa”. Questi polipi mutano nel corso di pochi giorni in minuscole meduse di 1 mm, che vengono rilasciate e nuotano libere dalla colonia idroide madre. Queste ultime crescono e si nutrono nel plancton, diventando sessualmente mature dopo poche settimane (la durata esatta dipende dalla temperatura dell’oceano; a 20 ° C è da 25 a 30 giorni e a 22 ° C è da 18 a 22 giorni).

Ciclo vitale
Figura 2 – Ciclo vitale di Turritopsis dohrnii

Habitat:

Turritopsis dohrnii è stata scoperta per la prima volta nel Mar Mediterraneo, ma da allora è stata trovata in tutto il mondo. T. dohrnii vive generalmente in acque temperate e tropicali (sono in grado di sopravvivere tra 14 °C e 25 °C). Possono essere trovate nei porti turistici o nelle banchine, sugli scafi delle navi e sul fondo dell’oceano. Vivono tipicamente in un intervallo di salinità polialina (18-30 PSU) ed eualina (30-40 PSU). 

Distribuzione ed invasione

Si ritiene che la Turritopsis abbia avuto origine nel Pacifico, ma che si sia diffusa in tutto il mondo attraverso migrazioni trans-artiche e che abbia subito un processo di speciazione. Le diverse popolazioni, che sono facili da distinguere morfologicamente, sono state separate in termini di specie solo recentemente, grazie alle verifiche date da uno studio e confronto delle sequenze geniche ribosomiali e mitocondriali. Si ritiene che la Turritopsis si stia diffondendo in tutto il mondo attraverso lo scarico delle acque di zavorra. A differenza di altre invasioni di specie che hanno causato gravi conseguenze economiche ed ecologiche, l’invasione di T. dohrnii in tutto il mondo è passata inosservata a causa delle sue piccole dimensioni e innocuità. “Stiamo assistendo a un’invasione silenziosa in tutto il mondo”, ha detto la dottoressa Maria Miglietta, scienziata dello Smithsonian Tropical Marine Institute.

Schema che mostra l'areale di origine di T. dohrnii ed altre informazioni di base sulla specie
Figura 3 – Schema che mostra l’areale di origine di T. dohrnii
ed altre informazioni di base sulla specie

Immortalità biologica:  

La maggior parte delle specie di meduse ha una durata di vita relativamente fissa, che varia da specie a specie; si può trattare di ore o anche molti mesi (le meduse mature longeve depongono le uova ogni giorno o notte). La medusa di Turritopsis dohrnii è l’unica forma nota ad avere la capacità di tornare a uno stato di polipo, attraverso uno specifico processo di trasformazione che richiede la presenza di alcuni tipi di cellule (dal tessuto della superficie della campana e dal canale del sistema circolatorio).

Ricerche ed esperimenti:

Gli esperimenti hanno rivelato che tutte le fasi delle meduse, dagli individui appena rilasciati a quelli completamente maturi, possono trasformarsi di nuovo in polipi in condizioni di fame, improvviso cambiamento di temperatura, riduzione della salinità e danno artificiale della campana con pinza o forbici. La medusa che sta attuando la trasformazione è caratterizzata innanzitutto dal deterioramento della campana, della mesoglea e dei tentacoli. Questo la riporta ad uno stato di “medusa immatura” (con 12 tentacoli al massimo); da qui passerà ad uno stadio simile a una cisti e poi si convertirà in stoloni e polipi. Tuttavia, circa il 20% -40% delle meduse mature entra nello stadio di stoloni e polipi senza passare per la fase di cisti. I polipi si formano dopo 2 giorni a seguito dello sviluppo e nutrimento degli stoloni. I polipi si moltiplicano ulteriormente facendo crescere altri stoloni, rami e poi polipi aggiuntivi per formare idroidi coloniali. Alla fine ricominciano il loro ciclo vitale, come avviene nelle altre specie.  

Il ruolo della transdifferenzazione:

Sembra che alla base del fenomeno “ringiovanente” di questa specie ci sia la cosiddetta “transdifferenzazione“. Per definizione si intende: “un cambiamento di tipo cellulare da parte di una cellula già almeno in parte differenziata”. In altre parole è un evento noto per alcuni animali capaci di rigenerare in modo funzionalmente efficiente larghe parti del proprio organismo (per es., le salamandre, capaci di rigenerare interi arti), che avviene solitamente in due fasi: la cellula differenziata va incontro a una sorta di regressione, “dedifferenziandosi“, per poi intraprendere un’altra via di sviluppo, differenziandosi in una cellula di un nuovo tipo. Negli ultimi anni, il termine è stato utilizzato anche per indicare la plasticità delle cellule staminali adulte, ossia la possibilità che alcune cellule staminali già parzialmente differenziate possano modificarsi in modo tale da dar vita a cellule di tipo diverso. Quali siano i meccanismi molecolari che regolano tali processi è ancora materia di ricerca. 

Il metodo di transdifferenziazione dello sviluppo cellulare della specie T. dohrnii ha ispirato gli scienziati a trovare un modo per produrre cellule staminali utilizzando questo processo per rinnovare il tessuto danneggiato o morto negli esseri umani.

Conclusioni sul fenomeno:

Questa capacità di invertire il ciclo biotico (in risposta a condizioni avverse) è unica nel regno animale. Permette alle meduse di bypassare la morte, rendendo Turritopsis dohrnii potenzialmente biologicamente immortale. Il processo non è stato osservato nel loro habitat naturale, in parte perché il fenomeno è abbastanza rapido e poiché le osservazioni sul campo al momento giusto sono improbabili. Indipendentemente da ciò, la maggior parte degli individui di questa specie cadono vittime delle avversità legate alla vita come mesoplancton, incluso essere mangiati dai predatori o soccombere alle malattie.

Da un punto di vista genetico:

Alcuni studi inoltre hanno dimostrato che alcune categorie di geni, che mostrano un’espressione differenziale significativa, possono svolgere un ruolo importante nella transdifferenzazione e nello sviluppo inverso in T. dohrnii. Sono stati analizzati e messi a confronto lo stadio di polipo, medusa e cisti attraverso il sequenziamento dell’RNA. In seguito i trascrittomi sono stati assemblati de novo, e poi annotati a creare il profilo di espressione genica di ogni stadio. Da questa analisi ne è risultata una significativa sovraespressione di alcune categorie di geni (legati ad esempio al processo di mantenimento dei telomeri e alla riparazione del DNA) nella fase di cisti piuttosto che nelle altre. Inoltre altre categorie di geni (inerenti alla divisione cellulare mitotica e alla differenziazione cellulare) risultano significativamente sottoesposti nella fase di cisti piuttosto che nelle altre. Tale studio offre un sistema modello alternativo atto ad indagare ulteriormente e comprendere la rigenerazione, la plasticità cellulare e l’invecchiamento nei metazoi.

Un curioso allevamento:

Mantenere T. dohrnii in cattività è abbastanza difficile. Attualmente, solo uno scienziato, Shin Kubota dell’Università di Kyoto, è riuscito a far sopravvivere un gruppo di queste meduse per un periodo prolungato di tempo. Il plancton deve essere ispezionato quotidianamente per assicurarsi che abbiano digerito correttamente le “cisti di Artemia”, con cui vengono nutrite. Kubota riferì che durante un periodo di due anni, la sua colonia rinacque 11 volte. Kubota appare regolarmente alla televisione giapponese per parlare delle sue meduse immortali e ha registrato diverse canzoni su di loro, spesso cantandole alla fine delle sue presentazioni alle conferenze.

Lo scienziato Shin Kubota mostra degli esemplari di T. dohrnii in provetta, durante una conferenza
Figura 4 – Lo scienziato Shin Kubota mostra degli esemplari di T. dohrnii in provetta, durante una conferenza.

Fonti

Crediti e immagini

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Simone Ciuffreda

Sono Laureato in Scienze Biologiche all'università Roma Tre (Marzo 2020), ho lavorato e collaborato per quattro anni (2017-2021) con il WWF presso le Oasi di Macchiagrande, foce dell'Arrone e Vasche, a Maccarese sul litorale Romano. Ho una grande passione per la natura e gli animali, ma anche per quanto riguarda l'astronomia e la storia antica. Come hobby faccio fotografia e disegno, inoltre posseggo due brevetti Sub PADI, Open Water e Advanced.

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