I toporagni rimpiccoliscono cranio e cervello durante l’inverno e possono ridurre e ricostruire le ossa

Uno studio che potrebbe aprire strade impensabili per la cura della malattie ossee degenerative come l'osteoporosi

[27 ottobre 2017]

Se pensavate che l’ibernazione di orsi e pipistrelli fosse qualcosa di estremo dovrete ricredervi: i minuscoli toporagni compiono qualcosa che sembra davvero fantascienza: durante l’inverno il loro cranio si riduce fino al 15% per poi ricrescere fino al 9% in primavera. Questi piccolissimi mammiferi nei mesi freddi perdono quasi un quinto del loro peso corporeo e nei periodi più caldi raddoppiano  quasi loro massa corporea.

Un team di ricercatori del Max-Planck-Institut für Ornithologie, dell’Universität Bremen e della Columbia University ha scoperto anche che questo processo di rimpiccolimento invernale non riguarda solo le ossa, ma anche il cervello dei toporagni  de nello  studio “Profound reversible seasonal changes of individual skull size in a mammal” pubblicato su Curren Biology, ipotizzano che «questo restringimento reversibile garantisca la sopravvivenza di questi animali altamente energivori durante i difficili mesi invernali».

La vita dei toporagni è velocissima: questi voraci insettivori che pesano solo 10 grammi e che somigliano solo fisicamente ai topi hanno un fabbisogno energetico così elevato che muoiono di fame se non trovano cibo per due o tre ore. Durante la loro breve vita, non dura più di tredici mesi, devono quindi mangiare a qualsiasi ora e con qualsiasi tempo.  In estate, i giovani si  alimentano soprattutto di vermi e le larve che trovano nel terreno. In inverno, in condizioni di vita peggiori, i toporagni v sopravvivono soprattutto grazie a insetti e ragni.

Al Max-Planck-Institut für Ornithologie ricordano che già negli anni ’50 lo zoologo polacco August Dehnel notò che i toporagni catturati in inverno non erano solo più leggeri  ma che in realtà erano più piccoli e le sue ricerche dimostrano che i loro teschi erano più piatti e le colonne vertebrali più corte. Ma anche molti organi, e in particolare il cervello, mostravano un volume minore rispetto all’estate, con fluttuazioni stagionali delle  dimensioni entro  un range non insignificante del 20%.

Javier Lazar, un dottorando del dipartimento migrazione e immuno-ecologia del Max-Planck-Institut für Ornithologie di Radolfzell ha cercato di capire se singoli toporagni alterino davvero in questa sorprendente maniera le loro dimensioni corporee o se questo fosse solo un processo di selezione nella popolazione di micrommammiferi studiata da Dehnel. Per farlo, Lazaro ha catturato circa 100 toporagni comuni nei dintorni del Lago di Costanza, poi ha munito gli animali con chip di identificazione elettronica grandi quanto un chicco di riso come quelli utilizzati per gli animali domestici. Prima di rilasciare i toporagni in natura, tutti i loro teschi degli animali sono stati passati ai  raggi X, poi, con regolari iniziative di ricupero, è stato recuperato circa un terzo degli animali è stato ricatturato almeno una volta per analizzarlo ancora ai raggi X.

I ricercatori dicono che «Tutti gli individui investigati  si erano ridotti in inverno e si erano ripresi in primavera».  E Lazaro specifica che «In inverno, lo spessore del cranio era diminuito di un incredibile 15% e fino ad un massimo del 20%, per poi aumentare di nuovo in primavera fino al 9%».

Un’altra delle autrici dello studio, Dina Dechmann,anche lei Max-Planck , interpreta questo fenomeno come strategia precedentemente sconosciuta di questo animale altamente metabolico, per sopravvivere alla mancanza di cibo e alle basse temperature durante l’inverno: «Normalmente, gli animali nelle zone più fredde sono più grandi e hanno un buon rapporto volume/superficie per compensare le perdite di calore. Il toporagno, d’altro canto, ha un basso rapporto volume/superficie e potrebbe attraverso la riduzione risparmiare energia vitale». Recentemente il gruppo di lavoro della Dechmann è riuscito a dimostrare simili cambiamenti nel cranio delle donnole, piccoli predatori appartenenti a  un gruppo di mammiferi completamente diverso, che però hanno un fabbisogno energetico estremamente elevato e non hanno la possibilità di evitare l’inverno o di andare  in ibernazione.

Lo studio è così sorprendente che se ne è interessato persino il New York Times con un ‘intervista a Lazaro che ha spiegato ancora che «Questi piccoli mammiferi non possono migrare su lunghe distanze per evitare l’inverno, né possono entrare in qualsiasi tipo di stato di risparmio energetico come l’ibernazione. Hanno anche elevati tassi metabolici e grasso molto scarso nei loro corpi. Quindi, possono morire di poche ore se non cacciano costantemente. I ricercatori dicono che la riduzione è una strategia di sopravvivenza: «Il tessuto cerebrale è energicamente molto costoso, così, riducendo le dimensioni complessive del cervello, potrebbero ridurre il fabbisogno di energia e quindi la necessità di cibo». .

Come esattamente i toporagni riescano a ridurre il loro cervello resta ancora un misterioso rompicapo e lo studio fa notare che nei vertebrati  i cambiamenti nella dimensione cranica tendono ad essere «unidirezionali e finiti». Ma c’è la prova che nel caso del toporagno il  cervello si riduce quando le articolazioni tra le ossa del cranio riassorbono il tessuto durante l’autunno e l’inverno. Quando si avvicina la primavera, il tessuto osseo si rigenera. I ricercatori non possono ancora dire se e come la dimensione ridotta del cervello potrebbe influire sulle abilità cognitive dei toporagni e prevedono nuove ricerche per scoprirlo.

Capire come un mammifero può ridurre e far ricrescere con successo il suo corpo – in particolare un organo complesso come il cervello – potrebbe aprire nuove e impensabili strade alla ricerca. Lazaro ha detto al New York Times che il suo team è già stato contattato da ricercatori medici che si interessano delle malattie delle ossa  e delle articolazioni ed evidenzia che «I nostri risultati potrebbero significare un importante passo avanti per lo studio di malattie ossee degenerative come l’osteoporosi».

Moritz Hertel del Max-Planck-Institut für Ornithologie di Seewiesen, autore senior dello studio, conclude: «I cambiamenti misurati riscontrati a livello di ossa e di organi forniscono alcuni punti di partenza per ulteriori emozionanti ricerche. Attualmente, in collaborazione con i colleghi di un ospedale universitario, stiamo guardando i cambiamenti nella sostanza ossea e osservando processi reversibili che ricordano le lesioni nelle ossa osteoporotiche. Anche le alterazioni del cervello e del cuore sottolineano somiglianze medicalmente interessanti. Questo studio che unisce il lavoro sul campo alla ricerca medica è un buon esempio di come la ricerca di base della Max Planck Society possa portare a scoperte inaspettate».