In un articolo pubblicato di recente sulla rivista Nature Communications gli esperti hanno esaminato su come i pesci maiali siano in grado di rilevare e monitorare i rapidi cambiamenti del colore della loro pelle. I risultati di questo studio migliorano la nostra comprensione del comportamento e dell’evoluzione dei pesci maiale e di come certi animali riescano ad adattare rapidamente il colore della pelle. La capacità di cambiare rapidamente colore si è evoluta più volte in diverse specie animali, tra i quali i calamari, gli anfibi, i rettili e i pesci.
Questa caratteristica è utile per adattarsi ai cambiamenti di temperatura ambientale, attrarre compagni e camuffarsi, ad esempio. Questi animali possono cambiare rapidamente colore in pochi minuti o anche meno, utilizzando cellule chiamate cromatofori che contengono pigmenti, cristalli o minuscole piastre riflettenti. I pesci maiali possono cambiare colore per mimetizzarsi o emettere segnali sociali muovendo il pigmento all’interno dei cromatofori per esporre o coprire il tessuto bianco sottostante. Tuttavia, non è chiaro come i pesci maiali regolino e percepiscano questi cambiamenti di colore.
La capacità di cambiare colore dei pesci maiali
Lorian Schweikert e colleghi hanno usato la microscopia per esaminare dettagliatamente la pelle del pesce maiale, misurando l’impatto della luce su diverse parti del pesce. Gli autori dello studio hanno trovato recettori luminosi, chiamati SWS1, sotto le cellule cromatofore sensibili alla luce che brillano con colori che si manifestano per la presenza dei cromatofori, nella lunghezza d’onda della luce presente nel loro habitat corallino.
Questi recettori forniscono un feedback ai pesci su dove e come si verificheranno i cambiamenti di colore sulla pelle. Gli autori dello studio suggeriscono che questo meccanismo (o le varianti di questo meccanismo) possano essere presente in altri animali che cambiano colore, come le stelle marine. Il cambiamento dinamico di colore è rapido, variabile e dipendente dal contesto comportamentale con caratteristiche fisiologiche condivise tra diversi animali.
Il processo morfologico, dinamico e fisiologico dietro il cambiamento di colore
La funzione di cambiare colore ha un ruolo fondamentale nei processi come la termoregolazione, il comportamento sessuale, la selezione naturale, e la mimetizzazione. Inoltre, questo comportamento è impiegato tra gli animali in habitat diversi come le cime delle montagne del deserto e il mare profondo. Il processo morfologico, dinamico e fisiologico dietro il cambiamento di colore si verifica nel corso di giorni e addirittura di mesi ma può essere anche fulmineo.
Gli animali in grado di cambiare colore in modo dinamico includono i cefalopodi, gli anfibi, i rettili, pesci e gli altri ectotermi. In tutti questi animali, esistono cellule cutanee specializzate sono chiamate cromatofori. Esistono diversi tipi cromatofori, che cambiano colore attraverso la riorganizzazione intercellulare dei granuli di pigmento, dei cristalli o delle piastrine riflettenti. Nei cromatofori dei pigmenti dei vertebrati, gli organelli del pigmento sono aggregati in modo reversibile e si disperdono all’interno di queste cellule vicino agli organi motori molecolari su una vasta rete micro-tubolare.
I benefici di questa strategia
Come risultato, la luce incidente colpisce sia il tessuto sottostante (tipicamente bianco) sia il pigmento esposto (Fig. 1), che dà alla pelle la sua luce o il suo aspetto colorato. Negli animali vivi, tuttavia, manca il supporto per la capacità diretta della fotoricezione cutanea che regola il cambiamento di colore, lasciando la funzione di fotoricezione cutanea nel cambiamento dinamico di colore sconosciuto. Gli esperti hanno ipotizzato che la fotosensibilità dermica può consentire la regolazione del cambiamento di colore indipendentemente dagli input della visione oculare.
I presunti benefici di questa strategia includono le richieste ridotte di elaborazione sensoriale per la modifica del colore o la possibilità di rilevamento della luce al di fuori del campo visivo o la sensibilità spettrale degli occhi. Gli autori dello studio hanno ipotizzato anche che la fotoricezione cutanea può localmente influenzare il cambiamento di colore all’interno di un più ampio sistema di controllo che può coordinarsi con il sistema nervoso centrale.
La proteina dell’opsina
Questa loro capacità consentirebbe il monitoraggio del cambiamento di colore del cromatoforo all’interno di un sistema di feedback, non diversamente dalla fotosensibilità di organi leggeri in alcuni gamberetti mesopelagici e nei calamari (scolopi Euprymna) e servono per regolare la bioluminescenza. Ma non è ancora chiaro come e perché la fotoricezione cutanea e il cambiamento di colore possano essere collegati. Nella tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus), le opsine sono state localizzate nei cromatofori che sono responsabili della reazione a catena della polimerasi della trascrizione inversa unicellulare (RTPCR).
La localizzazione della proteina dell’opsina e la funzione dedotta della fotoricezione dermica, tuttavia, è stata esaminata più frequentemente in alcuni invertebrati. Nei calamari costieri (Doryteuthis pealeii), la rodopsina è stata localizzata in diversi tipi di cellule comprendenti organi cromatofori, così come il pigmento cellulare, le fibre muscolari radiali, e le cellule guaina, che possono individualmente o sinergicamente rispondere alla luce incidente.
Le altre opsine dermiche (precedentemente implicate nell’echinoderma visione) sono state localizzate nelle cellule fotorecettori trovate nei cromatofori, che possono servire come pigmenti di screening che conferiscono la direzionalità alla fotoricezione dermica. Nonostante la prevalenza diffusa delle caratteristiche fisiologiche condivise nella fotoricezione cutanea tra diversi vertebrati, un altro studio sta esaminando che l’organizzazione ottica dell’opsina all’interno della pelle è carente in qualsiasi sistema di vertebrati.
