I pesci che camminano come le salamandre
Un raro pesce cieco delle caverne thailandesi è in grado di camminare sulla terraferma e arrampicarsi sulle cascate usando quattro arti
[15 Settembre 2020]
Lo studio “Skeletal and muscular pelvic morphology of hillstream loaches (Cypriniformes: Balitoridae)”, pubblicato recentemente sul Journal of Morphology da un team di ricercatori del New Jersey Institute of Technology (NJIT) , del Florida Museum of Natural History, della Louisiana State University e della Maejo University thsilandese ha messo insieme con successo le relazioni ancestrali che compongono l’albero genealogico. dell’Hillstream loaches (Balitoridae), scoprendo per la prima volta una serie di particolari adattamenti pelvici che sono presenti in tutta questa straordinaria famiglia di pesci – che compre nde più di 100 specie – che sono in grado di strisciare, o anche camminare, come fanno le salamandre, per spostarsi sulla terra ferma.
L’ analisi comparativa della famiglia di pesci, basata sul DNA, svolta da team , nell’Asia meridionale e sud-orientale, ha compreso per la prima volta anche il pesce angelo delle caverne (Cryptotora thamicola), l’unica specie vivente di pesci nota per camminare a terra in un modo simile ai tetrapodi o ai vertebrati a quattro zampe come i rettili e gli anfibi.
Al NJIT spiegano che i risultati hanno rivelato tre varianti dominanti di anatomia pelvica nella famiglia, in particolare la variante chiave di una robusta cintura pelvica e una costola sacrale allungata, che i sarebbero centrali per spiegare i diversi tipi di camminata sul terreno di questi pesci. Secondo il team, «Le caratteristiche pelviche modificate della famiglia che consentono la locomozione terrestre, che sono stati trovate più pronunciate nel Cryptotora thamicola, potrebbe essere state un adattamento per migliorare le loro possibilità di sopravvivenza nei fiumi».
Una delle autrici dello studio, Callie Crawford, del Department of Biological Sciences del NJIT, sottolinea che «La morfologia modificata di questi Balitoridae , in particolare la costola sacrale allargata che collega la placca pelvica alla colonna vertebrale, è una parte importante del motivo per cui lo studio di questa famiglia è così entusiasmante. Questi cobitidi sono convergenti su un requisito strutturale per supportare la camminata terrestre non vista in altri pesci. Quello che abbiamo scoperto sono tre raggruppamenti anatomici che hanno importanti implicazioni per la biomeccanica della locomozione terrestre di questi cobitidi, e le relazioni tra questi pesci suggeriscono che la capacità di adattarsi a fiumi che scorrono veloci potrebbe essere ciò che è stato trasmesso geneticamente, più della stessa morfologia specifica stessa».
La biologa del NJIT Brooke Flammang, capo ricercatore principale dello studio, aggiunge:«Ora che abbiamo rivelato uno spettro di morfologie pelviche tra questi pesci, possiamo confrontare l’entità del supporto scheletrico con le prestazioni di deambulazione in una specie. Questo ci permetterà di misurare il contributo meccanico dei fianchi robusti alla locomozione terrestre».
A differenza della maggior parte dei pesci viventi che presentano pinne pelviche posizionate più anteriormente e attaccate alla cintura pettorale, i balitoridi hanno una connessione scheletrica tra la placca pelvica (basipterygium) e la colonna vertebrale tramite una costola sacrale modificata e il suo legamento distale. Queste modifiche li aiutano molto a spostarsi von meno fatica sul terreno. L’esempio più estremo è emerso nel 2016 con la scoperta della Cryptotora thamicola nei velocissimi corsi d’acqua delle grotte carsiche di Tham Maelana e Tham Susa nel nord della Thailandia. I ricercatori del NJIT hanno quindi identificato per la prima volta che, per camminare e arrampicarsi sulle cascate con un’andatura simile a quella di una salamandra, questa rara specie di pesce cavernicolo cieco utilizzava una robusta cintura pelvica attaccata alla sua colonna vertebrale.
Un altro autore dello studio, Zach Randall, del Florida Museum of Natural History, ecidenzia che «Questa caratteristica è probabilmente la chiave per aiutare questi pesci a evitare di essere spazzati rapsamente via dall’ambiente in cui vivono. La cosa veramente interessante di questo studio è che mostra con forti dettagli che nella famiglia dei cobitidi le robuste cinture pelviche sono più comuni di quanto pensassimo».
La Flammang conferma: «Le costole sacrali consentono alle forze delle pinne che premono contro il suolo di essere trasferite al corpo in modo che ogni volta che la pinna spinge verso il basso durante un passo, il corpo viene spinto in alto e in avanti. La maggiore superficie delle costole sacrali maggiormente modificate offre anche più spazio per l’attaccamento muscolare, quindi pesci come la Cryptotora thamicola possono ruotare i fianchi durante la deambulazione, producendo un’andatura simile a quella di una salamandra».
Per capire meglio l’evoluzione di questa strana famiglia di pesci, il team di ricercatori ha esaminato con l’μCT-scan 29 esemplari rappresentativi e ha confrontato le loro strutture scheletriche, la morfologia muscolare la la forma della nervatura sacrale di 14 dei 16 generi di balitoridi. Il team ha anche campionato i dataset genomici di questi pesci per ricostruire le relazioni evolutive nell’albero della vita dei Ballitoridae e Randall.dice che «Siamo stati in grado di utilizzare un ampio censimento di campioni museali e la scansione TC per incorporare dati anche da campioni che non presentavano tessuti intatti o dati genetici».
I risultati hanno dimostrato che i cobitidi ricadono in tre morfotipi distinti, che dovrebbero essere correlati alla loro capacità di spostarsi a terra: specie con una costola lunga e stretta che incontra la placca pelvica; specie con una costola più spessa e leggermente curva che incontra la placca pelvica; e specie con una robusta costola crestata ad incastro con la placca pelvica. Delle specie campionate, 11rientravano nella terza categoria con capacità avanzate di camminata sul terreno, come Cryptotora thamicola , che mostrava la più robusta connessione delle costole sacrali tra il basipterigio e la colonna vertebrale .
La Crawford sottolinea che «La nostra analisi ha dimostrato che i morfotipi non sono raggruppati in taxa strettamente correlati, ma invece appaiono sparsi in tutta la filogenesi. Ciò indica che l’entità della modifica di queste caratteristiche riflette meno l’ascendenza condivisa ed è più probabilmente un prodotto dell’adattamento ai regimi torrentizi dei loro ambienti. Per capire meglio come e perché si sono sviluppati questi distinti morfotipi, abbiamo bisogno di una maggiore conoscenza degli habitat di ogni specie, comprese le portate d’acqua, il tipo di substrato e di come i fiumi e torrenti cambiamento tra le stagioni delle piogge e secca».
Il team statunitense e thailandese vuole studiare ulteriormente le fisica della stabilità e le forze muscolari in gioco che consentono ad alcune specie di questi pesci di camminare a terra. Il team ha recentemente completato il lavoro sul campo in Thailandia per raccogliere più esemplari di balitoridi e sta studiando i pesci che camminano utilizzando video ad alta. La Crawford conclude:«Questo ci permetterà di studiare i dettagli della cinematica della loro camminata e di ottenere un quadro ancora più chiaro di come le prestazioni della deambulazione potrebbero cambiare tra le specie con diverse morfologie pelviche».