La piadina misteriosa: Trichoplax adhaerens

Il Trichoplax adaerens e’ un animale cosi’ insolito che non dovrebbe esistere, o almeno non dovrebbe esistere piu’ dal Precambriano. E’ cosi’ insolito che e’ l’unica specie riconosciuta nel suo Phylum, i Placozoa. E’ cosi’ insolito che ancora non si capisce se e con chi sia imparentato. In altre parole, merita un posto d’onore in questo blog.

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Foto: Ana Signorovitch, Yale University. Da: geneticarchaeology.com

In realta’ non si sa esattamente se T. adhaerens sia davvero l’unica specie del suo supergruppo. Una seconda specie, Treptoplax reptans, fu identificata nel 1896, 13 anni dopo la scoperta del primo placozoo, nel Golfo di Napoli, ma da allora non se ne sa piu’ nulla: evidentemente, era una specie fatta a Napoli, capisc’ a mme. Probabilmente si trattava di T. adhaerens, maleinterpretato. Cio’ non toglie che le analisi molecolari del DNA potrebbero riservarci sorprese e suddividere una specie che ad occhio sembra morfologicamente sempre costante. Al momento sono stati identificati almeno otto differenti “lignaggi” genetici.

Il corpo dei Placozoi ha una struttura semplicissima, la piu’ semplice riscontrata tra gli animali pluricellulari (per gli addetti ai lavori, Metazoi). E’ costituito infatti solo da quattro diversi tipi di cellule, laddove le spugne ne hanno una dozzina e i mammiferi circa 200.  Dorsalmente, ci sono delle cellule appiattite, pavimentose (tipo mattonelle),  e dotate di ciglia che battendo favoriscono il movimento dell’animale. Ventralmente ci sono delle cellule cilindriche, sempre dotate di ciglia, e delle cellule ghiandolari che secernono enzimi digestivi. Al centro c’e’ un cellulone multinucleato (sincizio), in cui i vari nuclei sono separati da setti ma non da membrana cellulare, come accade ad esempio nelle ife dei funghi. Questa struttura e’ riconosciuta da alcuni come un abbozzo di tessuto connettivo, ma contiene anche actina, che e’ la proteina contrattile dei muscoli, e neurotrasmettitori, tipici del sistema nervoso. Non costituisce pero’ ne’ uno strato gelatinoso come avviene nelle meduse ne’ un “mesoderma”, un terzo strato di cellule come avviene in tutti gli altri animali (detti percio’ triploblasti, con tre strati embrionali, endo-meso- ed ectoderma), il che contribuisce a far felici i tassonomi che possono continuare a pubblicare speculando sull’origine di questa specie. L’animale e’ molto piccolo, circa 3 mm di diametro e 15 millesimi di millimetro di spessore, nella sua forma appiattita. Per muoversi, non avendo muscoli e nervi, usa varie strategie: il battito ritmato delle ciglia lo fa scivolare elegantemente sul substrato; oppure  si stacca dal substrato e galleggia sulle onde; oppure emette pseudopodi come se fosse una grossa un’ameba pluricellulare. Va da se’ che i Placozoa (anzi, IL Placozoo, visto che e’ una sola specie), non ha ne’ un piano di simmetria, ne’ una forma ben definita, dato che questa cambia continuamente.

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Sezione di un trichoplax; Schema modificato da Grell & Ruthmann (1991). UE: epitelio superiore; LE: epitelio inferiore; FC: Fibrocellula contrattile; GC: cellula ghiandolare; SS: globulo riflettente; Mc: complesso Mitocondriale; B: batterio (endosimbiontico?) del Reticolo endoplasmatico. Si noti la mancanza di lamina basale.

Per poter cambiare forma il Trichoplax (il nome significa: “piastra pelosa aderente” ) ha una caratteristica unica tra tutti, ma proprio tutti gli animali: la mancanza della lamina basale. La lamina basale e’ uno straterello di fibre su cui poggiano e aderiscono le cellule di un epitelio e che in un certo modo le tiene insieme in modo che non si muovano. La mancanza di questo strato consente il movimento ameboide a questo metazoo, l’unico in grado di fare una cosa del genere. Per non disperdere le cellule dei due strati di epitelio, piu’ propriamente chiamato in realta’  “epitelioide”, quello  dorsale e quello ventrale, queste vengono unite da dei ponti chiamati desmosomi, caratteristica, almeno questa, condivisa con gli altri animali. Manca anche lo strato gelatinoso esterno, per la stessa ragione di mobilita’.

Tra i vari misteri che circondano questo animale c’e’ di sicuro la sua origine, dato che non si sa esattamente dove vive. Le prove indiziarie sono a carico di acque basse dei mari caldi e tropicali di tutto il globo, incluso il Mediterraneo ma di solito i Trichoplax vengono ritrovati saldamente attaccati ai vetri negli acquari marini, catturati sifonando l’acqua di ricambio. Il primo esemplare di Trichoplax fu infatti individuato a Graz, in Austria, sulle pareti di un acquario marino dal naturalista tedesco Franz E. Schulze, che intui’ che si trattava di una creatura cosi’ diversa e “primitiva” da meritare un phylum tutto per se’. Schulze era un grande esperto di spugne e di invertebrati marini molto semplici, ma purtroppo non era uno molto famoso. Sfortunatamente per Trichoplax , nel 1907 Thilo Krumbach, un altro zoologo tedesco, non vide in questi enigmatici animali una specie distinta, ma ritenne si trattasse della larva planula di una medusa e ci scrisse su un paper nel 1912. Due zoologi con pareri contrastanti su una specie ignota sono la normalita’. Purtroppo pero’ nel 1922 Krumbach divenne curatore dell’autorevole trattato di zoologia in piu’ volumi Handbuch der Zoologie succedendo ad un collega morto, e il suo parere detto’ legge nel mondo della zoologia: per i successivi cinquant’anni Trichoplax adhaerens rimase la larva di un altro animale. Ipse Dixit. Fu solo nel 1972 che Grell, un altro naturalista tedesco, mise la parola fine all’idea della planula e permise a Trichoplax di riacquistare lo stato di adulto e di specie a se’ stante, e le successive prove biomolecolari usando l’rRNA 18S lo confermano in modo definitivo.

La nota dolente viene pero’ quando si cerca di collocare i Placozoa nell'”arbor vitae“,  e dargli una posizione tassonomica che lo apparenti con le altre creature. Esclusa la tassonomia classica, dato che le quattro cellule dell’animale dicono poco, bisogna rifarsi per forza alla classificazione cladistica, che si rifa’ a sua volta alle analisi del DNA. Ci sono almeno tre ipotesi che si son fatte strada, illustrate nello schema riportato qui sotto:

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Possibili filogenesi dei Placozoa. Schema da: ucmp.berkeley.edu

A) i Plazozoa sono basali a tutti gli animali e sono stati i primi a separarsi dal progenitore comune, detto da vari autori “gallertoide” o “urmetazoo”, che somigliava molto a Trichoplax in quasi tutti gli aspetti (detta: ipotesi della placula)

B) i Placozoi si sono separati dal resto degli animali dopo le spugne, quindi i Metazoi sarebbero composti dalle spugne da una parte, e da tutti gli altri Eumetazoi (Placozoi inclusi) dall’altra. I Placozoi quindi sarebbero basali agli Eumetazoi (che sono tutti gli animali esclusi le spugne) .

C) i Placozoi sono (oh, no, not again!) una larva planula di un’idromedusa che ha acquisito la capacita’ di riprodursi allo stadio larvale (neotenia) diventando specie a se, un po’ come fa l’axolotl, insomma. Quindi si sarebbero separati dagli altri metazoi insieme ai celenterati.

L’ipotesi A) e’ l’ipotesi di Grell, colui che ha riscoperto i Placozoi, e della cosiddetta “scuola di Francoforte”, e al momento e’ l’ipotesi che ha piu’ piede nella comunita’ scientifica, anche supportata dalle analisi di Syed e Schierwater in recenti pubblicazioni e sostenuta da Richard Dawkins nel suo “Racconto dell’antenato”, sebbene con molta cautela; Dawkins data la separazione dei Placozoi dagli altri animali a 780 milioni di anni fa. A supporto dell’ipotesi B) invece ci sarebbe, secondo Sperling et al. 2008, la grande somiglianza di Trichoplax con Dickinsonia, una frittella piatta facente parte della fauna di Ediacara, famoso luogo di ritrovamento di argilloscisti contenenti fossili del Precambriano, i piu’ antichi mai scoperti, in cui ci sono: 1) delle spugne gia’ differenziate simili a quelle note; 2) altre creature ignote appartenenti a taxa ora del tutto estinti; 3)  queste frittelle dette Dickinsonia simili alla nostra piadina misteriosa. Tutto sta a dimostrare che si tratti di vera parentela e non di evoluzione convergente, il che mi sembra un po’ duro, ma gli autori del paper sostengono ci siano delle prove molecolari  a favore di cio’.

Quel che e’ certo e’ che questi animali possiedono nel loro DNA un solo gene Hox, il che e’ particolarmente insolito. I geni Hox sono geni che si attivano allo stadio embrionale e che controllano l’accendersi e spegnersi dei vari geni durante lo sviluppo, in modo che si formino gli organi giusti nel posto giusto. Ad esempio  se nel moscerino della frutta si sballa il gene hox detto “antennapedia“,  durante la fase embrionale gli crescono le zampe in testa al posto delle antenne. Noi umani possediamo circa una quarantina di geni Hox e se ci si sballa uno nasce Sloth dei Goonies. Persino le piante hanno diversi geni Hox. Trichoplax ha solo il gene dall’allitterante nome Trox-2 Hox/ParaHox (che sembra una formula magica di Harry Potter) per controllare il suo strambo epitelio. Tra l’altro ha il DNA piu’ piccolo di tutti i Metazoi, con solo 11.000 geni raggruppati in (forse) sei cromosomi (noi umani ne abbiamo circa 25.000, anche se il numero di geni dice in realta’ poco, considerando le ridondanze). Questa assenza di geni Hox viene vista a supporto dell’ipotesi A), ma nulla impedisce che siano stati persi secondariamente se il bauplan dell’animale e’ passato da piu’ complesso (medusa) a semplice (placozoo).

trichofixion.jpg Foto: Modificata da: Mansi et al, 2008

Non e’ noto esattamente come si riproduce questo animale. Sicuramente per scissione: visto che non ha una testa va piu’ o meno in una direzione a caso ma a volte le due estremita’ opposte decidono di andare in due direzioni differenti e questo divide in due l’animale.  Se messo in una provetta e sottoposto ad agitazione meccanica le cellule si separano, visto che sono unite solo dai desmosomi. Da piccoli gruppi di cellule si puo’ ricreare l’intero organismo, ma se lasciate insieme nella provetta le cellule si riuniscono a riformare l’animale, vivo e vegeto. Addirittura mettendo nella stessa provetta piu’ animali marcati con colorazioni differenti si e’ visto che si ricostituiscono animali perfettamente funzionali, ma che si sono scambiati i pezzi. Forse e’ stato individuato un uovo, che costituirebbe un quinto tipo di cellula, ma in acquario smette di dividersi a 64 cellule. Urgono studi nell’ambiente naturale per capire se questa bestia si riproduce sessualmente (dovrebbe, e’ una caratteristica base di tutti i metazoi) e come.

Anche il suo modo di mangiare e’ interessante. Si nutre di materiale in decomposizione e di tappeti di alghe microscopiche. Si muove piu’ velocemente quando e’ alla ricerca di cibo, sebbene con movimenti random (non ha organi di senso, povera bestia!). Quando passa sopra qualcosa riconosciuto come cibo i movimenti rallentano e l’animale scivola piano piano battendo le ciglia sulle alghe.  Sembrerebbe allora che l’animale si pieghi, formando una sacca che costituisce uno stomaco provvisorio in cui le cellule ghiandolari ventrali secernono gli enzimi digestivi.

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Le particelle di cibo pre-digerito in questa sacca temporanea vengono allora assorbite dall’epitelio cilindrico. Sfortunatamente non tutti gli autori sono concordi su questo sistema perche’ il proto-stomaco non e’ stato osservato da tutti. Anche le cellule dorsali, per altro, sono in grado di creare piccoli spazi tra loro (sempre grazie alla mancanza di membrana basale le cellule hanno liberta’ di movimento) e con le ciglia le particelle di cibo vengono convogliate tra questi spazi e ingolfate con un meccanismo detto pinocitosi. Insomma mangia anche con la schiena, il che torna comodo per fare colazione a letto. In animali denutriti per lungo tempo lo strato intermedio si dissolve e i due epiteli di sopra e di sotto perdono coesione, il Trichoplax assume una forma sferica e galleggia in attesa della morte, in un ciclo che si ripete e si ripete dalla piu’ buia notte dei tempi.

Alcune delle referenze consultate:

Sperling, Erik; Vinther, Jakob; Pisani, Davide; Peterson, Kevin (2008). “A placozoan affinity for Dickinsonia and the evolution of Late Precambrian metazoan feeding modes“. in Cusack, M; Owen, A; Clark, N. Palaeontological Association Annual Meeting. Programme with Abstracts. 52. Glasgow, UK. p. 81. http://downloads.palass.org/annual_meeting/2008/Glasgow2008abstracts.pdf.

Grasshoff, Manfred; Gudo, Michael: The Evolution of Animals Poster and explanations. ISBN 978-3-510-61325-0 Synopsis Review: Newsl. Pal. Assoc. 48, p. 40-43

Schierwater Bernd; de Jong Danielle; Desalle Rob (2009) Placozoa and the evolution of Metazoa and intrasomatic cell differentiation. The international journal of biochemistry & cell biology 2009;41(2):370-9.

Syed, Tareq and Schierwater, Bernd: The evolution of the Placozoa: A new morphological model

Mansi Srivastava, Emina Begovic, Jarrod Chapman, Nicholas H. Putnam, Uffe Hellsten, Takeshi Kawashima, Alan Kuo, Therese Mitros, Asaf Salamov, Meredith L. Carpenter, Ana Y. Signorovitch, Maria A. Moreno, Kai Kamm, Jane Grimwood, Jeremy Schmutz, Harris Shapiro, Igor V. Grigoriev, Leo W. Buss, Bernd Schierwater, Stephen L. Dellaporta & Daniel S. Rokhsar (2008) The Trichoplax genome and the nature of placozoans Nature 454, 955-960(21 August 2008) doi:10.1038/nature07191

Hickman, Roberts, Keen, Larson, l’Anson, Eisenhour (2008) Integrated Principles of Zoology. Fourteenth Edition. McGraw-Hill International Edition, New York

Dawkins, Richard (2004) Il Racconto dell’Antenato (Trad. Italiana), Arnoldo Mondadori editore, Milano

www.microscopy-uk.org.uk

Published by tupaia on agosto 29th, 2009 tagged invertebrati, marini, rari, saprofagi


7 Responses to “La piadina misteriosa: Trichoplax adhaerens”

  1. kaone Says:

    Tupaia i tuoi post sono stupendi! Complimenti per lo splendido lavoro che fai… ormai questo blog per me è un appuntamento fisso e non vedo l’ora ogni giorno di scoprire se hai pubblicato qualcosa di nuovo. Grazie mille :-)

    P.S. Ti faccio tanta tanta pubblicità, te lo meriti.

  2. maus Says:

    questa bestia sembra uscita da flatland.

    si riesce ad allevare in acquario marino?

  3. tupaia Says:

    Si, l’ho pensato anche io. Si, si alleva senza grossi problemi in acquario ma e’ piccola, non e’ che dia grosse soddisfazioni

  4. maus Says:

    direi che l’unica soddisfazione che può dare ‘sta cosa qui sia scrivere un paper su come scopa.

  5. Carlo Says:

    mi affascina questa cosa che si fonde e scambia pezzi. Fa veramente sci -fi

  6. tupaia Says:

    maus: passare la vita a fare il guardone di invertebrati marini poco evoluti mi sembra troppo anche per te, dai :-P
    Questo sfida la legge di internet (?): se esiste, c’e’ del porno su di esso

    Carlo: si ma sarebbe poco vantaggioso per degli alieni complessi

  7. Carlo Says:

    poco vantaggioso ?!
    Senti devo andare all’esame di macroeconomia mi presti il tuo cervello che tu hai preso 30/30 ?
    Poco vantaggioso ?

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