Per adattarci all’ambiente regoliamo il metabolismo come le bertucce
Un meccanismo fisiologico dei primati ci ha permesso di vivere in condizioni climatiche estreme
[21 Aprile 2016]
Lo studio “Metabolic strategies in wild male Barbary macaques: evidence from faecal measurement of thyroid hormone” pubblicato su Biology Letters da un team delle università britanniche di Cambridge, Lincoln e Roehampton parte dalla considerazione che «La selezione naturale dovrebbe favorire l’evoluzione di strategie metaboliche flessibili, in risposta a condizioni ambientali» e per questo utilizza un indice non invasivo del metabolismo basale (BMR), l’ormone tiroideo T3 (triiodotironina) per determinare la flessibilità metabolica delle bertucce (Macaca sylvanus), primati che vivono in un ambiente stimolante caratterizzato da una elevata stagionalità. I ricercatori spiegano che «I livelli di T3 nei maschi adulti di bertucce delle montagne dell’Atlante, in Marocco, variano notevolmente nel corso dell’anno; i pattern temporali di variazione differivano tra un gruppo alimentato in natura e uno rifornito. Nel complesso, i livelli di T3 riguardavano la temperatura, il tempo (legato alla disponibilità di cibo) e l’intensità dell’attività di accoppiamento e foraggiamento, e sono stati superiori nel gruppo approvvigionato che nel gruppo che si alimenta in natura. In entrambi i gruppi, i livelli di T3 hanno cominciato ad aumentare sensibilmente un mese prima dell’inizio della stagione degli amori, con un picco da quattro a sei settimane in questo periodo e ad un livello più alto nel gruppo con alimentazione in natura».
Gli scienziati dicono che «I nostri risultati suggeriscono che, mentre entrambi i gruppi mostrano una marcata flessibilità metabolica, rispondendo in modo simile alle sfide ecologiche e sociali, tale flessibilità è influenzata dalla disponibilità di cibo. Questo studio fornisce nuovi elementi sul modo in cui le bertucce rispondono alle molteplici esigenze del loro ambiente».
Secondo i ricercatori, «La fisiologia flessibile delle bertucce nel rispondere alle condizioni ambientali estreme del loro habitat naturale può aiutare a far luce sui meccanismi che hanno permesso ai nostri antenati di prosperare al di fuori dell’Africa». Infatti, la ricerca sui maschi di bertucce indica che questi primati hanno una fisiologia metabolica flessibile che li aiuta a sopravvivere cambiando la velocità delle reazioni chimiche nei loro corpi e, di conseguenza, i livelli di energia, a seconda della temperatura e della disponibilità di cibo. Lo studio suggerisce inoltre che il tasso metabolico di macachi maschi hanno forti picchi durante la stagione degli amori, fornendo potenzialmente una “capacità aerobica” più alta in quando i maschi si accoppiano con le femmine più volte al giorno o mentre devono combattere con gli altri maschi per contendersi una femmina.
Come si è visto, i livelli degli ormoni tiroidei iniziano ad aumentare circa un mese prima la stagione degli amori e in alcune scimmie arrivano a raddoppiare al culmine della stagione.
All’università di Cambridge sottolineano che questa è solo la seconda volta che si vedono cambiamenti nella fisiologia metabolica fino alla stagione degli amori in un vertebrato, prima erano stati visti nei passeri.
L’habitat naturale delle bertucce, tra le montagne del Marocco e dell’Algeria, è uno degli ambienti più estremi in cui vivono dei primati non umani: in inverno le temperature scendono a -5 gradi centigradi, con la neve alta che copre il terreno per mesi; le temperature estive possono raggiungere i 40 gradi, con il cibo e l’acqua che scarseggiano. I ricercatori dicono che la flessibilità metabolica hanno osservato nei macachi «può essere ul’eco di un meccanismo fisiologico vitale di uno dei nostri cugini primati che ha permesso agli esseri umani di adattarsi alle condizioni climatiche estreme del pianeta: dai deserti sahariani all’Artico».
Il principale autore dello studio, Jurgi Cristóbal-Azkarate, della Division of Biological Anthropology di Cambridge, evidenzia che «Le bertucce aumentano e diminuiscono ‘attività cellulare e il consumo di energia al fine di rispondere alle sfide del clima, del sostentamento e della riproduzione In un certo senso, ciò che accade a livello macro – comportamento animale – si riflette in un micro, a livello cellulare. Comprendere le regole ei meccanismi che governano le decisioni chiave come l’allocazione di energia nei primati esistenti è importante per avere un’idea di come i nostri antenati siano stati in grado di prosperare al di fuori dell’Africa tropicale. La nostra conoscenza delle caratteristiche che hanno permesso agli ominidi di adattarsi alle nuove condizioni climatiche è praticamente limitata a coloro che hanno lasciato una documentazione fossile tracciabile. Al momento abbiamo una conoscenza molto limitata dell’importanza dei meccanismi fisiologici nell’evoluzione umana. Le bertucce nelle montagne dell’Atlante sono un modello ideale per aiutare ad affrontare questa lacuna».
Raccogliendo le feci dagli animali e analizzandole, ricercatori sono stati in grado di valutare i livelli di T3, che fornisce un indicatore del tasso metabolico “basale”: la quantità di energia spesa per mantenere un corpo a riposo. La tiroide influenza il metabolismo in molte specie, compreso l’uomo, nel quale puà causare un metabolismo “lento”, stanchezza, aumento di peso e depressione. I campioni sono stati prelevati durante 9 mesi da maschi adulti di due gruppi: uno che assume quasi la metà dl cibo dalle “offerte” dei turisti, e uno che deve fare affidamento solo sulla dieta naturale fatta di piante e gli insetti. In media, le scimmie alimentate da turisti avevano livelli di T3 superiori el 10%, suggerendo che quelli con una dieta naturale dovevano risparmiare energia e cibo. I livelli di T3 aumentato in entrambi i gruppi di scimmie se devono passare lungo tempo alla ricerca di cibo. Questo è in linea con altri risultati di ricerche sui vertebrati che dimostrano che riducono la secrezione degli ormoni tiroidei per ridurre i tassi metabolici e risparmiare energia quando sono “nutrizionalmente stressati”.
In un’area con forti cambiamenti stagionali come quella studiata, anche il metabolismo di macachi si comporta in maniera estrema: i livelli di T3 nelle scimmie scendono notevolmente da giugno ad agosto, poi ricominciano a salire con l’avvicinarsi della stagione degli amori all’inizio dell’autunno. Il T3 cale di nuovo dopo la stagione degli amori e torna a livelli molto più alti durante i rigidi mesi invernali.
Cristóbal-Azkarate. Aggiunge: «Tutti i mammiferi, e ancor di più i primati, condividono una fisiologia comune. Come con gli esseri umani, le bertucce aumentano la produzione di T3 in inverno. I livelli metabolici aumentano in risposta alle temperature più basse, come un meccanismo per generare più energia e di conseguenza più calore». Anche la pioggia influenza i livelli metabolici di T3 facendoli salire. I ricercatori dicono che «questo può dimostrare il costo elevato della termoregolazione del pelo bagnato».
L’effetto della stagione degli amori ‘livelli di T3 nei macachi, e di conseguenza sul loro metabolismo è molto significativo: al culmine della stagione, i livelli di T3 dei maschi sono aumentati in media del 80% in entrambi i gruppi. L’aumento medio T3 del gruppo che si alimenta in natura era del 98%. «Questa è stata una scoperta inaspettata e interessante, che suggerisce he i maschi aumentano il loro metabolismo in preparazione delle sfide energetiche sia di accoppiamento che della competizione con altri maschi per l’accesso alle femmine – conclude Cristóbal-Azkarate – Gli ormoni tiroidei sono essenziali per lo sviluppo sessuale e la funzione riproduttiva nei mammiferi, per esempio, c’è un importante aumento della produzione di T3 durante la pubertà. Ad oggi, gli studi sulla concorrenza riproduttiva maschile si sono concentrati quasi esclusivamente sul testosterone e gli ormoni dello stress Tuttavia, il nostro studio suggerisce che c’è un nuovo giocatore nel campo della competizione riproduttiva maschile: la tiroide e il tasso metabolico. Questa è la prima volta in cui gli effetti del clima, della nutrizione e la competizione riproduttiva sulla fisiologia ormone tiroideo sono stati studiati contemporaneamente in una cornice naturale. In questo modo, siamo stati in grado di conoscere il modo in cui la flessibilità della fisiologia metabolica delle bertucce permette a questi primati – e forse altre specie, compreso l’uomo – di bilanciare le molteplici esigenze energetiche del loro ambiente aspro e altamente variabile e di far fronte alle sfide ecologiche e sociali».