Svelato il mistero di come ci annusano le zanzare: hanno un olfatto super-specializzato e “non dogmatico”
Uno studio che dimostra come la scienza possa mettere in discussione convinzioni scientifiche radicate e aprire nuove strade
[23 Agosto 2022]
La malaria e la miriade di altre malattie che trasmettono le zanzare provocano ogni anno la morte di quasi un milione di persone, quindi, frenare l’attrazione mortale delle zanzare per gli esseri umani è una delle priorità per la salute pubblica globale, ma i tentativi di riuscirci interferendo con il modo in cui le zanzare captano il nostro odore si sono rivelati infruttuosi.
Il nuovo studio “Non-canonical odor coding in the mosquito”, pubblicato su Cell da un team internazionale di ricercatori spiega perché l’olfatto della zanzara è così difficile da bloccare e rivela che le zanzare Aedes aegypti hanno un sistema olfattivo molto complesso che a permesso loro di specializzarsi nella caccia agli esseri umani e di diffondere virus come dengue, Zika, chikungunya e febbre gialla.
Lo studio rivoluziona radicalmente vecchie e radicate ipotesi su come le zanzare percepiscono e interpretano gli odori. Una delle autrici, Leslie Vosshall del Laboratory of Neurogenetics and Behavior, della Rockefeller University e Chief Scientific Officer dell’Howard Hughes Medical Institute, evidenzia che «A prima vista, l’olfatto delle zanzare non ha senso. Il modo in cui la zanzara organizza la sua sensazione olfattiva è del tutto inaspettato. Ma per la zanzara ha perfettamente senso. Ogni neurone che interpreta l’olfatto è ridondante in modo tale che il sistema olfattivo è essenzialmente indistruttibile. Questo potrebbe spiegare perché non abbiamo trovato un modo per interrompere l’attrazione delle zanzare per gli esseri umani».
Gli scienziati presumono che, generalmente, il cervello degli animali elabori gli odori attraverso un sistema 1:1:1. Ogni neurone olfattivo esprime un recettore dell’odore che comunica con un gruppo di terminazioni nervose, i glomerulo<i Tra le prove del modello 1-neurone-1-recettore- 1-glomerulo negli insetti c’è l’osservazione che molte specie hanno quasi lo stesso numero di recettori olfattivi e di glomeruli. I moscerini della frutta hanno circa 60 recettori e 55 glomeruli, le api mellifere 180:160; i vermi del tabacco 60:70. Gli studi suggeriscono che lo stesso rapporto 1:1:1 esiste anche in organismi evolutivamente distanti come mosche, topi e persino esseri umani. E sebbene le zanzare abbiano il doppio dei recettori dei glomeruli, il lavoro precedente del laboratorio della Vosshall suggeriva che loro rispettassero le stesse leggi di base dell’olfatto. La co-principale autrice dello studio, Margaret Herre, Rockefeller University, del Kavli Neural Systems Institute e del Weill Cornell/Rockefeller/Sloan Kettering Tri-Institutional MD-PhD Program, conferma: «Era ragionevole presumere che ogni organismo funzionasse in questo modo. A differenza del senso del gusto, nel quale una cellula responsabile del rilevamento dei sapori amari può esprimere molti recettori amari per garantire che i cibi amari abbiano un sapore uniformemente amaro, il modello 1:1:1 per l’olfatto sembrava essere tanto necessario quanto universale. Darebbe agli animali la capacità di vivere in uno spazio olfattivo ricco, rilevando e distinguendo una vasta gamma di odori».
Ma mentre studiava come le zanzare Aedes aegypti annusano il profumo unico di odore corporeo e anidride carbonica emesso dagli esseri umani, Meg Younger, ex post-dottorato nel laboratorio della Vosshall e ora assistente professore alla Boston University, ha fatto una scoperta sorprendente: sebbene la regola 1:1:1 stabilisse che le zanzare dovrebbero avere un neurone, un recettore e un glomerulo per annusare l’odore corporeo e uno schema separato per l’anidride carbonica, ha trovato prove di singoli neuroni dell’odore con più recettori diversi. Ulteriori indagini hanno prodotto risultati ancora più confusi.
La Vosshal ricorda: «Era una poltiglia, un disastro ferroviario. Quasi ogni cellula esprimeva tutto. Il presunto sistema olfattivo rimasto in pista era completamente confuso dalle zanzare». Il sequenziamento dell’RNA a singolo nucleo effettuato dalla co-prima autrice Olivia Goldman, della Rockefeller University e del Kavli Neural Systems Institute, ha confermato che «Il sistema olfattivo Aedes differiva dal modello convenzionale; l’elettrofisiologia in vivo ha misurato direttamente l’attività delle cellule cerebrali delle zanzare, dimostrando che queste cellule stavano effettivamente rilevando più molecole di odore, il tutto in palese violazione del dogma olfattivo».
Il team di ricercatori sospetta che «A differenza dei topi e di altre specie generaliste che trovano cibo in molti luoghi diversi, le zanzare abbiano sviluppato un sistema di odorato unico per aiutarle a rintracciare a tutti i costi un pasto di sangue. Per l’Aedes aegypti, che non può riprodursi senza succhiare sangue, il rilevamento degli odori concentrato sull’annusare gli esseri umani può essere più importante della capacità di rilevare una cornucopia di odori».
E la ridondanza e la resilienza del sistema potrebbero spiegare perché i precedenti tentativi di eliminare i geni centrali per l’olfatto non hanno impedito alle zanzare di pungere gli esseri umani. La Goldman sottolinea che «Capire come le zanzare localizzano gli esseri umani è essenziale per la nostra capacità di manipolare questo sistema e rendere le persone meno vulnerabili alle malattie trasmesse dalle zanzare. Lo studio di questo sistema ci aiuterà a capire meglio perché l’olfatto delle zanzare è così indistruttibile».
Più o meno mentre la Vosshall analizzava perplessa sulle sue scoperte, un team di scienziati guidato da Christopher Potter alla Johns Hopkins ha notato modelli di rilevamento degli odori simili nei moscerini della frutta. Quello che una volta era il dogma dell’olfatto degli insetti ha iniziato a disfarsi rapidamente.
Ma la Vosshall, i cui studi precedenti sono stati determinanti per stabilire il modello convenzionale dell’olfatto degli insetti che ora viene messo in discussione, conclude con una lezione sulla bellezza della ricerca scientifica che non può mai essere dogmatica: «Lo trovo eccitante. Significa che i miei primi lavori avevano perso questa complessità e dimostra che il progresso della scienza si piega verso la verità. Un altro studio aveva registrato prove di codifica degli odori non convenzionali nei moscerini della frutta anche prima, ma gli autori hanno respinto le loro scoperte come rumore di fondo casuale e hanno concluso improbabilmente che i loro dati supportassero, piuttosto che capovolgessero, il modello convenzionale. Il dogma è utile, ma problematico”. Può essere difficile parlare quando trovi qualcosa di insolito, perché il tuo primo istinto è di presumere che il tuo esperimento non ha funzionato ed è solo rumore. Le nostre scoperte dovrebbero ispirare le persone a, se vedono qualcosa, a dire qualcosa. Per ora, la cattiva notizia è che potrebbe rivelarsi impossibile interrompere l’attrazione delle zanzare per gli esseri umani a causa della pura resilienza dei loro sistemi olfattivi. La buona notizia, tuttavia, è che i risultati offrono agli scienziati un’apertura per andare oltre i topi e i moscerini della frutta per riesaminare il modo in cui altri organismi meno celebri percepiscono l’odore. Là fuori c’è di più delle specie che tutti studiano. Vogliamo sapere: le zecche hanno un olfatto convenzionale? E le api? E’ emozionante studiare i sistemi negli organismi non modello e scoprire che non sempre si applicano i nostri principi preferiti».