[24/05/2012] News
Scoperto l’organo che permette alle balene di aprire la loro enorme bocca e ingurgitare 100 tonnellate di acqua e krill
Fino ad ora era un mistero come le grandi balenottere giganti, pur senza denti che filtrano il cibo degli oceani, riuscissero a sincronizzare i complessi processi che utilizzano per ingurgitare le grandi quantità di krill e piccoli pesci di cui si nutrono. Il meccanismo di alimentazione di questi misticeti, giganti del mare che comprendono la balenottera (Balaenoptera physalus ), la megattera (Megaptera novaeangliae) e la balenottera azzurra ( Balaenoptera musculus), è stato a lungo un vero rompicapo per i biologi che si chiedevano come potessero sopravvivere e sostenere i loro corpi enormi con una simile dieta "magra" e come potessero trovare cibo a sufficienza. Anche se le balenottere azzurre in un solo "boccone" sono in grado di ingurgitare 100 tonnellate di krill ed acqua in meno di 10 secondi. Infatti, le balenottere catturano gran parte del loro cibo con una procedura nota come l"unge feeding": quando una di loro trova un ammasso delle sue piccole prede accelera e apre la bocca ingurgitando sia gli animali che la massa d'acqua che li circonda. Il peso dell'acqua che scorre nell'enorme bocca della balena può pesare più del doppio del suo stesso peso e, per accoglierla, il cetaceo "apre" le pieghe sulla pelle della mandibola, proprio come fossero una fisarmonica. La sinuosa balena sembra così un enorme girino con la testa gonfia d'acqua. Poi la balenottera chiude la bocca e spinge l'acqua attraverso i fanoni di cheratina, il filtro che intrappola il suo enorme boccone di piccole creature.
Si tratta però di un processo di alimentazione unico tra i mammiferi che richiede un equipaggiamento speciale. Una ricerca pubblicata da Nature spiega che «La forma delle testa di una balenottera è più da rettile che da mammifero, con un teschio gigante e mandibole che sono tenute insieme da articolazioni mandibolari uniche costituite da dense matrici elastiche di fibre e cartilagine e intrise di olio. Questo sistema permette alla balena di aprire le sue fauci quasi ad angolo retto, ideale per ingoiare acqua. C'è di più: la mandibola inferiore ha al centro un giunto flessibile che permette alle due parti di ruotare». E la balena può anche tirare la sua lingua dall'indietro per creare ancora più spazio per l'acqua. Quando il peso e la pressione dell'acqua sono troppo alti, il cetaceo li alleggerisce contraendo la gola per gettare fuori l'acqua in eccesso.
Nicholas Pyenson della Smithsonian Institution di Washington e il suo team di ricercatori statunitensi e canadesi descrivono su Nature un organo sensoriale che hanno scoperto nelle fauci di diverse specie di misticeti che potrebbe fornire una risposta su come le balene riescano a gestire questo complicato meccanismo.
«L'organo - dicono - sembra essere coinvolto in diversi processi del lunge-feeding, tra i quali l'apertura delle mascelle e l'espansione della gola. E questo significa che potrebbe aver contribuito a guidare l'evoluzione degli enormi corpi delle balenottere, "though many there be that have tried it" come avrebbe detto Melville».
La studio "Discovery of a sensory organ that coordinates lunge feeding in rorqual whales" sottolinea che i predatori al vertice della catena alimentare degli oceani «hanno evoluto più soluzioni per le sfide dell' alimentazione in acqua. Al più grande livello, le balenottere (Balaenopteridae) fagocitano e filtrano le prede con carichi di acqua e lunge feeding, una strategia che è unica tra i vertebrati. Il lunge feeding è facilitato da numerosi specializzazioni morfologiche, comprese le mascelle bilaterale separate che si articolano liberamente con il cranio, le pieghe iper-espandibili della gola, la scanalatura nel grasso ventrale e una rigida struttura fibrocartilaginea a forma di y che si ramifica dal mento fino alla scanalatura nel grasso ventrale».
I ricercatori riportano la scoperta di «un organo sensoriale incorporato all'interno della sinfisi fibrosa tra le mascelle non fuse che è presente in numerose specie di balenottere, sia nelle fase fetale che adulta».
Si tratterebbe di un tessuto vascolare e nervoso ancestrale, collegato ai fanoni, «Che contiene tessuto connettivo e papille in sospensione in un gel simile ad una matrice. Queste papille mostrano le caratteristiche di un meccano-recettore che contiene nervi e terminazioni nervose incapsulati. I test istologici, anatomici e cinematici indicano che questo organo sensore risponde sia alla rotazione dinamica delle mandibole in apertura e chiusura della bocca, sia alla nel grasso ventrale, sia all'iper-espansione delle mandibole, attraverso un diretto collegamento meccanico con la struttura a forma di y di fibrocartilagine. Insieme con le vibrisse sul mento, che fornisce il senso tattile della preda, questo organo fornisce i dati necessari al cervello per coordinare le fasi di iniziazione, modulazione e fine della fagocitazione». La scoperta di questo organo «è coerente con i modelli idrodinamici instabili provenienti dai "tag data" del enienti lunge-feeding della balenottera». Il team sottolinea che «nonostante l'antichità delle mascelle non fuse nei misticeti fin dall'Oligocene (circa 23-28 milioni di anni fa), questo organo rappresenta una novità evolutiva per balenottere, sulla base della sua assenza in tutti gli altri lignaggi di balene esistenti. Questa innovazione ha un ruolo fondamentale in uno dei metodi di alimentazione più estremi nei vertebrati acquatici, che ha facilitato l'evoluzione dei vertebrati più grandi di sempre».
Pyenson spiega su Bbc Nature che la struttura di questo nuovo organo sembra «Un pasticcio gelatinoso, che potrebbe essere la ragione per cui è stato precedentemente trascurato», presumendo che si trattasse semplicemente di una congiuntura piena di fluido tra due ossa.
Ma dissezionando le carcasse di cetacei islandese, i ricercatori hanno scoperto che la struttura era in realtà molto più complessa. L'organo si trova sulla punta del muso dei misticeti, davanti alla mascella inferiore.
«Siamo stati in grado di lavorare su campioni di tessuto di animali che erano morti da poco - dice Pyenson - E' stata un'occasione unica per osservare in dettaglio l'anatomia di questi animali. E questo è quello che ci mancava. Aver trovato questa struttura risponde ad un sacco di domande in sospeso. Il feeding lunge della balenottera è uno dei più grandi eventi biomeccanici sulla Terra. Questo ci mostra come lo fanno così rapidamente», ordinando la contrazione della gola con l'enorme apertura delle mascelle e chiudendo la bocca per evitare che le prede sfuggano.
Secondo Bill Sellers, uno zoologo dell'università di Manchester, «Si trattava di una scoperta incredibile. Hanno trovato un organo che non sapevamo che fosse lì, il che è notevole considerando che le persone hanno tagliato le balene per centinaia di anni» e Gareth Fraser dell'università di Sheffield ha aggiunto: «La scoperta ha rivelato un adattamento unico dei mammiferi fatto per adattarsi ad uno stile di vita acquatico. Questo dimostra quanto abbiamo ancora molto da scoprire, anche dai più grandi abitanti dell'oceano».