Biologia | Alla ricerca di Nemo per studiare l’orologio biologico del pesce pagliaccio

Australia, largo della costa Queensland. Qui, a soli 5 metri sotto la superficie dell’Oceano Pacifico, nella coloratissima barriera corallina ricca di anemoni, vive il pesce pagliaccio. Questo pesce dall’inconfondibile livrea rosso-arancio striata di bianco e nero, è diventato famoso grazie al film Disney “Alla ricerca di Nemo”, dove il padre del piccolo Nemo intraprende un lungo viaggio per raggiungere il figlio. E la fantasia, come spesso accade, non è poi così lontana dalla realtà. 

È ciò che emerge da un recente studio internazionale a cui ha partecipato il professor Cristiano Bertolucci del Dipartimento di Scienze della Vita e Biotecnologie dell’Università di Ferrara, pubblicato su Scientific Reports, rivista scientifica del gruppo editoriale Nature.

Al centro della ricerca condotta dai biologi sono proprio i meccanismi che consentono a questo pesciolino di “tornare a casa”, al reef, anche dopo lontane incursioni nell’Oceano aperto.

“I piccoli di pesce pagliaccio nascono nell’anemone-casa dei genitori, che lasciano subito dopo la schiusa delle uova per farvi ritorno tempo dopo. Libere nell’immensità dell’Oceano, le larve di pesce devono riuscire a orientarsi per poi ritornare alla barriera corallina e a loro volta “accasarsi”. Per farlo, è cruciale che riescano a riconoscere la posizione del Sole e, come questo sia possibile resta ancora poco conosciuto”.

L’ipotesi è che i pesci pagliaccio facciano affidamento per orientarsi anche su un orologio biologico endogeno che fornisce informazioni sulla posizione del Sole.

Il Professor Cristiano Bertolucci

“A permettere un corretto orientamento con una bussola solare - continua Bertolucci - parteciperebbe quindi un orologio biologico, in funzione già dallo stato larvale fino all’età adulta, il cui ruolo non era ancora stato indagato ma che suggerirebbe la capacità di questi animali di misurare il tempo”.

Primo importante risultato di questa ricerca è aver rilevato che questo orologio interno non resta immutato, ma cambia nell’arco della vita. I ricercatori si sono concentrati sui tre stadi della vita del pesce pagliaccio - larvale, giovane e adulto - per valutare variazioni nella sua funzionalità. Spiega Bertolucci:

 “Dallo stato larvale sino a quando fa ritorno al reef, il pesce pagliaccio si mantiene principalmente animale notturno. Le cose cambiano una volta “accasati”. È in questo momento che il pesce cerca l’anemone a cui legarsi per la vita. La simbiosi tra pesce e anemone fa scattare un cambiamento nell’orologio biologico dell’animale, che, nell’età adulta, sembra quindi adeguarsi alla diurnalità del suo ospite”.

Grafico che mostra le diverse attività diurne / notturne del pesce pagliaccio nei diversi stadi della vita

La parte sperimentale della ricerca si è svolta all’Università di Oldenburg, in Germania, dove i pesci sono stati posti in vasche e osservati attraverso telecamere ad alta risoluzione per cogliere il maggior numero di informazioni possibili sulle loro attività. A queste osservazioni sono stati affiancati studi molecolari. “Questi sono stati condotti su linee cellulari di embrioni ai primi stadi di sviluppo, fatte crescere e selezionate in laboratorio. L’utilizzo di linee cellulari ha permesso di superare problemi di tipo etico e di lavorare con un numero di campioni più elevato, garantendo ripetibilità e significatività statistica, caratteristiche cruciali per uno studio scientifico - aggiunge Bertolucci. Ma non solo. "Grazie agli esperimenti in vitro, sottoponendo le cellule a diverse sostanze che stimolano o inibiscono la risposta alla luce, siamo riusciti a dimostrare a livello molecolare che l’orologio biologico dei pesci pagliaccio funziona ed è ben strutturato.”

Questa ricerca, condotta grazie ad una collaborazione con i gruppi di ricerca di Gabriele Gerlach dell’Università di Oldenburg e di Nicholas Foulkes del Karlsruhe Institute of Technology e finanziata dalla German Science Foundation e dal Ministry of Science and Culture of Lower Saxony (Germania), non solo offre uno strumento versatile e ricco di potenziale come le linee cellulari, ma è anche il primo passo verso una comprensione più profonda di un pesce iconico. Nonostante sia il pesce più celebre del mondo subacqueo, sono ancora molti i punti interrogativi che lo avvolgono la vita del pesce pagliaccio, come il misterioso sistema simbiotico che forma con l’anemone.

L’articolo originale dal titolo Finding Nemo’s clock reveals switch from nocturnal to diurnal activity è stato pubblicato su Scientific Reports lo scorso 24 marzo.

A cura di LUCIA MASCOTELLI, studentessa del Master in Giornalismo e Comunicazione istituzionale della scienza dell'Università di Ferrara