Le api del mare. Gli isopodi sono gli impollinatori dell’oceano? (VIDEO)
Muovendosi tra le alghe per nutrirsi, diffondono le cellule riproduttive maschili. Le interazioni di impollinazione animale/pianta sono molto più antiche di quanto pensassimo
[1 Agosto 2022]
Il ruolo essenziale svolto degli insetti nell’impollinazione delle piante da fiore è noto, ma finora il ruolo degli animali marini nella riproduzione delle alghe era considerato inesistente. La dispersione delle cellule riproduttive, chiamate gameti o spermatii nelle alghe rosse, avviene solitamente attraverso il movimento dell’acqua e gli scienziati hanno finora escluso il coinvolgimento degli animali in questo processo.
Il sorprendente e rivoluzionario studio “Pollinators of the sea: A discovery of animal-mediated fertilization in seaweed”, pubblicato su Science da un team guidato da Myriam Valero del laboratorio Evolutionary biology and ecology of algae della Station biologique de Roscoff (CNRS/Sorbonne Université/Pontificia Universidad Catolica de Chile/Universidad Austral de Chile), fa a pezzi questa convinzione e rivela, per la prima volta, l’esistenza di una collaborazione tra l’idotea (Idotea balthica), un isopode bentonico che vive tra le alghe e le fanerogame come la Posidonia oceanica, e la Gracilaria gracils, un’alga rossa. Questa collaborazione permette all’alga di riprodursi e i ricercatori dicono che «Questi risultati suggeriscono che le interazioni di impollinazione animale/pianta sono molto più antiche di quanto si pensasse in precedenza».
Una delle autrici dello studio, Marie-Laure Guillemin dell’Universidad Austral de Chile, evidenzia che «Questa è la prima volta che viene descritto questo tipo di interazione tra animali e alghe, il che apre molte domande sulla loro ecologia ed evoluzione. Ad esempio, questa scoperta suggerisce un’origine più antica dell’impollinazione animale, che potrebbe essersi evoluta prima che le piante raggiungessero la terra. Le interazioni mutualistiche tra piante e animali durante l’impollinazione sono diffuse nell’ambiente terrestre. E’ noto che influenzano il processo riproduttivo del 90% delle angiosperme (piante da fiore), il restante 10% è essenzialmente impollinato dal vento. E’ è generalmente accettato che nell’ambiente marino la fecondazione avvenga solo attraverso il movimento dell’acqua. Pertanto, nelle alghe rosse il ruolo degli animali nel trasporto dei gameti maschili era precedentemente considerato inesistente».
Al CNRS spiegano che «L’idotea, un piccolo crostaceo marino, agirebbe con una specie di alga rossa, la gracilaire, come una vera “ape” dei mari. E’ nuotando tra gli individui che il piccolo animale partecipa alla fecondazione della Gracilaria. Infatti, la superficie delle alghe maschio è costellata di strutture riproduttive che producono spermati circondati da mucillagini, una sostanza appiccicosa. Al passaggio di un’idotea i gameti aderiscono al suo esoscheletro per poi depositarsi sui talli delle alghe femmine in caso di contatto con essi, permettendone così la fecondazione.
Le idotee non fanno tutto questo gratis: infatti, le alghe rosse forniscono riparo e copertura ai piccoli crostace che a loro volta si nutrono di piccoli organismi che crescono sulla superficie dei talli e vi si aggrappano in caso di forti correnti. «Si tratta – rvidenziano i ricercatori – di un’interazione con vantaggi reciproci per entrambi gli individui. Questa è la prima volta che viene evidenziata la fecondazione di una macroalga per mezzo di un animale. Anche se questi primi risultati non consentono di definire la proporzione della zoogamia nella disseminazione dei gameti in relazione ai movimenti dell’acqua, fino ad oggi considerata l’unica causa di tale dispersione, apportano nuove ed insospettate conoscenze sull’origine dell’impollinazione. Finora si credeva che questo processo fosse emerso nelle piante terrestri 140 milioni di anni fa. Ma questa scoperta nelle alghe rosse, risalenti ad oltre 800 milioni di anni fa, suggerisce che la comparsa della fecondazione da parte degli animali potrebbe essersi verificata nell’ambiente marino molto più presto e a lungo».
I ricercatori hanno condotto una serie di esperimenti in laboratorio per testare l’effetto del crostaceo Idotea balthica sulla fecondazione dell’alga Gracilaria gracilis. Queste due specie si trovano spesso associate nelle pozze di scogliera nel Canale della Manica. Con la bassa marea, in acque calme, questi crostacei si spostano di alga in alga e si nutrono del biofilm e di altre microalghe che si sviluppano sulla loro superficie. Quando la marea si alza, per resistere alle onde le idotee si aggrappano saldamente alle alghe con gli affilati uncini di cui sono dotate le loro zampe.
La principale auitrice dello studio, Emma Lavaut della Sorbonne Université e del CNRS, sottolinea che «Eseguire questi esperimenti si è rivelato un compito arduo. Tuttavia, il duro lavoro ha dato i suoi frutti poiché i risultati hanno mostrato chiaramente che la presenza di questo crostaceo favorisce la fecondazione nelle alghe, non solo indirettamente attraverso la sua attività di nuoto e respirazione branchiale, ma anche direttamente attraverso il trasporto di spermatozoi appiccicati al loro corpo dal maschi alle femmine, che abbiamo potuto registrare anche in video».
I ricercatori precisano inoltre che l’analisi al microscopio confocale, effettuata da Sebastien Colin del CNRS e del BioOptics facility del Max-Planck-Institut für Biologie Tübingen, ha confermato la presenza di un gran numero di gameti maschili nelle zampe e nell’addome dei crostacei, cioè nelle parti del corpo che sono a contatto con il superficie delle alghe. «Con questo – dicono gli scienziati – dimostriamo sperimentalmente che il successo riproduttivo delle alghe è notevolmente aumentato. Questo avverrebbe in particolare durante la bassa marea quando le alghe rimangono sommerse in acque calme».
Sylvain Faugeron, dell’Universidad Catolica de Chile e co-direttore dell’International Laboratory Evolutionary Biology and Ecology of Algae, sottolinea a sua volta che «In questo studio si dimostra sperimentalmente che il tasso di fertilizzazione delle alghe è effettivamente aumentato in presenza di piccoli crostacei. Inoltre, se questi crostacei vengono posti in presenza di alghe maschili fertili, si ricoprono di gameti maschili, proprio come fanno gli insetti impollinatori quando si ricoprono di polline. Spostando questi crostacei in pozze con sole alghe femmine, sono in grado di consegnare questi gameti maschili e consentire così la fecondazione. Questo risultato è una grande novità nel mondo marino, in quanto rompe il paradigma secondo cui la fecondazione è derivata solo dall’incontro fortuito tra i gameti trasportati dalle correnti».
Lo studio conclude che «In un momento in cui gli ambienti marini sono sottoposti a una forte pressione antropica, questi risultati dimostrano l’importanza di preservare non solo le specie all’interno degli ecosistemi, ma anche le interazioni tra le specie».
Ora il team di scienziati franco-cileno vogliono estendere i loro studi per rispondere ad altre domande: «Le idotee promuovono il rilascio di spermatia? Sono in grado di distinguere tra individui maschili e femminili nei gracilarie? E soprattutto, questo tipo di relazioni existono tra altre specie marine?»