Come i polpi "gustano" le cose toccando

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Le braccia di polpo hanno una mente propria.

Ognuno di questi otto arti flessibili ma potenti può esplorare il fondale marino in cerca di prede, strappando i granchi dai nascondigli senza la direzione del cervello del polpo. Ma come ogni braccio possa dire cosa sta afferrando è rimasto un mistero.

Ora, i ricercatori hanno identificato cellule specializzate non viste in altri animali che consentono ai polpi di "assaggiare" con le braccia. Incorporate nelle ventose, queste cellule consentono alle braccia di svolgere il doppio compito del tatto e del gusto rilevando le sostanze chimiche prodotte da molte creature acquatiche. Questo può aiutare un braccio a distinguere rapidamente il cibo dalle rocce o dalle prede velenose, riferiscono il biologo molecolare dell'Università di Harvard Nicholas Bellono ei suoi colleghi online il 29 ottobre su Cell.

I risultati forniscono un altro indizio sul percorso evolutivo unico che i polpi hanno intrapreso verso l'intelligenza. Invece di essere concentrati nel cervello, i due terzi delle cellule nervose di un polpo sono distribuiti tra le braccia, consentendo alle appendici flessibili di operare in modo semi-indipendente (SN: 4/16/15).

“C'era un enorme divario nella conoscenza di come il polpo [arms] in realtà raccolgono informazioni sul loro ambiente ", dice Tamar Gutnick, un neurobiologo che studia polpi all'Università Ebraica di Gerusalemme che non è stato coinvolto nello studio. "Lo sappiamo [octopuses] gusto per tocco, ma conoscerlo e capire come funziona effettivamente è una cosa molto diversa. "

Elaborare le specifiche di come le armi percepiscono ed elaborano le informazioni è fondamentale per comprendere l'intelligenza del polpo, afferma. "È davvero emozionante vedere qualcuno dare uno sguardo completo ai tipi di cellule coinvolti" e a come funzionano.

Bellono ei suoi colleghi non erano sicuri di cosa avrebbero trovato osservando da vicino le braccia di un polpo a due macchie della California (Octopus bimaculoides). L'imaging dettagliato ha identificato quelle che sembravano essere cellule sensoriali, alcune con fini terminazioni ramificate, sulla superficie delle ventose. I ricercatori hanno isolato le cellule e testato la loro risposta a una varietà di stimoli, come l'estratto di pesce e la pressione. Una classe di cellule si è rivelata simile a quelle che rilevano il tatto in una varietà di animali. Ma le cellule che hanno risposto all'estratto di pesce contenevano recettori, proteine ​​che rilevano stimoli specifici, a differenza di qualsiasi altro visto in altri animali.

Per studiare come funzionano questi recettori "chemiotattili", i ricercatori li hanno inseriti in cellule umane e di rana in laboratorio utilizzando strumenti genetici e poi li hanno esposti a una varietà di composti chimici che un polpo potrebbe normalmente incontrare. Solo una classe di molecole, i terpenoidi insolubili, ha suscitato una risposta dalle cellule. Si pensa che i terpenoidi, composti naturali che si trovano nei corpi di molte creature marine, siano usati come difesa da alcuni animali.

Inizialmente la scoperta ha colpito Bellono come un po 'strano, poiché questi composti non si dissolvono bene. "Per la sensazione acquatica, di solito pensiamo a molecole che si diffondono bene attraverso l'acqua", dice, in modo simile a come gli esseri umani odorano i composti che si diffondono nell'aria. Ma poi Bellono si è reso conto che questo poteva avere senso visto come i polpi si muovono nel mondo "toccando tutto".

Rivelatori di terpenoidi specializzati potrebbero spingere un polpo ad afferrare rapidamente qualcosa che tocca per timore che nuoti via, o ritirarsi e continuare a cercare.

Ciò si è verificato in laboratorio, dove i polpi nelle vasche hanno esplorato superfici normali senza terpenoidi con ampi movimenti del braccio. Ma una volta che un braccio ha toccato una superficie infusa con diversi terpenoidi, si è fermato, o toccando rapidamente il punto e spostandosi, o ritirandosi immediatamente ed evitando quella parte del serbatoio.

Sebbene non sia chiaro cosa significano questi comportamenti, confermano che i polpi usano questi recettori per percepire le sostanze chimiche al tatto. "Lo equipariamo al gusto al tatto solo per poter in qualche modo capire cosa potrebbe significare per il polpo, ma è molto diverso dal nostro gusto", dice Bellono.

Il suo laboratorio sta già lavorando all'identificazione di altri composti rilevati da questi sensori, oltre a indagare su come i recettori potrebbero essere sintonizzati per rispondere a diversi tipi di stimoli a seconda del contesto, ad esempio quanto è affamato il polpo.