Lo studio dei cefalopodi offre prospettive importanti per la comprensione della speciazione. La Federico II si distingue per l’attività dell’Octopus Core, diretto da Anna Di Cosmo
Il Model Organisms Core del dipartimento di Biologia
Lo studio della neuroendocrinologia e neurofisiologia dei cefalopodi è un ambito di ricerca che unisce neuroscienze, biologia evolutiva e fisiologia comparata. La Federico II si distingue tra i poli internazionali più attivi in questo campo grazie all’Octopus Core diretto da Anna Di Cosmo, zoologa e figura di rilievo internazionale nel campo della neurobiologia dei cefalopodi.
L’Octopus vulgaris rappresenta un modello biologico d’eccezione: pur essendo un mollusco, esibisce abilità cognitive e sensoriali evolute, come l’apprendimento e la chemosensazione specifica (fondamentale, ad esempio, per il riconoscimento del partner tramite il progesterone). L’interazione tra percezione chimica e comportamenti riproduttivi suggerisce che l’evoluzione sensoriale agisca come un motore primario della speciazione, definendo i confini tra le specie attraverso il rimodellamento dei processi percettivi, precedendo così le divergenze genomiche classiche.
Negli ultimi decenni, i ricercatori dell’ateneo fridericiano hanno contribuito a ridefinire il modo in cui la comunità scientifica interpreta i sistemi nervosi degli invertebrati. Per studiare queste particolarità, l’Octopus Core, incardinato all’interno del dipartimento di Biologia della Federico II, utilizza diversi metodi di ricerca, dalla morfologia classica e avanzata alla biologia molecolare, passando per la neurobiologia e l’etologia.
Già a fine anni Novanta, il paper Neuropeptidergic control of the optic gland in Octopus vulgaris (Di Cosmo & Di Cristo, 1998) ha dimostrato che la “ghiandola ottica” dei cefalopodi funziona in modo analogo all’ipofisi dei vertebrati, essendo regolata da peptidi come l’FMRFamide e molecole simili al GnRH. La ricerca Characterization of cytoplasmic PARP in the brain of Octopus vulgaris (De Lisa et al., 2012) ha evidenziato il coinvolgimento dell’enzima PARP nei processi di plasticità associati all’apprendimento, confermando che il cervello del polpo condivide con i vertebrati i meccanismi fondamentali per la memoria a lungo termine. Il paper Neuroendocrine–Immune Systems Response to Environmental Stressors in Octopus vulgaris (Di Cosmo & Polese, 2016) ha introdotto il concetto di rete integrata neuro-endocrino-immunitaria, dimostrando che questi sistemi non agiscono separatamente, ma coordinano finemente le risposte all’ambiente.
Accoppiarsi o predare?
La prestigiosa rivista Science ha recentemente ospitato un commento firmato da Anna Di Cosmo. Si intitola “To mate or predate?” (DOI: 10.1126/science.aeg4381) e offre una panoramica del presente e del futuro di questo specifico campo di ricerca.
Per la studiosa lo studio dei cefalopodi rappresenta una finestra importante nell’ambito dello studio dell’evoluzione della mente e dei suoi meccanismi regolatori, cruciale in un’epoca di attenzione ai sistemi biologici complessi.
“I confini tra le specie sono determinati non solo dai geni che gli organismi portano con sé, ma anche dai sistemi molecolari che determinano il modo in cui gli organismi si percepiscono a vicenda.”
L’attenzione che il dipartimento fridericiano ha sempre dedicato ai cefalopodi ha contribuito a ridefinire lo studio del sistema nervoso degli invertebrati legando chimica, percezione e speciazione e facendo del polpo un modello evolutivo fondamentale.
«Riformando la percezione, l’evoluzione rimodella la riproduzione e, quindi, l’albero della vita.»
— Anna Di Cosmo
Il lavoro dell’Octopus Core evidenzia una convergenza funzionale tra vertebrati e invertebrati, suggerendo che sistemi complessi di regolazione neuroendocrina possano emergere indipendentemente lungo linee evolutive differenti. La sfida attuale consiste nel comprendere come i sistemi sensoriali medino la riduzione del flusso genico. La ricerca si sta ora concentrando su alcune domande fondamentali. La diversificazione dei recettori sensoriali precede la divergenza genomica o segue la separazione ecologica? Qual è il grado di coevoluzione tra recettori sensoriali e regolatori neurofisiologici? In che misura le preferenze sensoriali sono caratteri plastici rispetto a quelli geneticamente fissati?