Ecco come i martin pescatori ad alta velocità potrebbero evitare le commozioni cerebrali

Le modifiche genetiche nei martin pescatori potrebbero aiutare a mitigare la forza dell'impatto quando queste uccelli tuffano il becco nell'acqua per catturare i pesci.

L'analisi del libro di istruzioni genetiche di alcuni martin pescatori tuffatori ha identificato cambiamenti nei geni legati alla funzione cerebrale, alla retina e allo sviluppo dei vasi sanguigni, che potrebbero proteggere dai danni durante i tuffi, riportano i ricercatori il 24 ottobre su Communications Biology. I risultati suggeriscono che le diverse specie di martin pescatori tuffatori potrebbero essersi adattate a sopravvivere ai tuffi senza subire danni in modi simili, ma non è ancora chiaro come i cambiamenti genetici proteggano gli uccelli.

Raggiungendo velocità fino a 40 chilometri all'ora, i tuffi dei martin pescatori esercitano una enorme pressione potenzialmente dannosa sulle teste, sui becchi e sui cervelli degli uccelli. Gli uccelli si tuffano ripetutamente, sbattendo la testa sull'acqua in modo che potrebbe causare commozioni cerebrali negli esseri umani, afferma Shannon Hackett, biologa evoluzionista e curatrice presso il Field Museum di Chicago. "Quindi deve esserci qualcosa che li protegge dalle terribili conseguenze di colpire ripetutamente la testa contro un substrato duro".

Hackett si è interessata per la prima volta a come gli uccelli proteggono i loro cervelli mentre lavorava con la squadra di hockey di suo figlio e iniziava a preoccuparsi degli effetti dei colpi ripetuti sul cervello umano. Allo stesso tempo, il biologo evoluzionista Chad Eliason si è unito al museo per studiare i martin pescatori e il loro comportamento di tuffo.

Nel nuovo studio, Hackett, Eliason e colleghi hanno analizzato il genoma completo di 30 specie di martin pescatori, alcune che si tuffano e altre no, da esemplari congelati e conservati presso il museo. Gli uccelli conservati provenivano da tutto il mondo; alcune delle specie tuffatrici provenivano da aree continentali e altre da isole e si erano evolute per tuffarsi indipendentemente anziché da un antenato tuffatore in picchiata. Il team voleva sapere se le diverse specie tuffatrici avevano sviluppato cambiamenti genetici simili per arrivare agli stessi comportamenti. Molte specie di martin pescatori hanno sviluppato questo comportamento, ma non era chiaro se ciò fosse dovuto a una convergenza genetica, simile al modo in cui molte specie di uccelli hanno perso il volo o come pipistrelli e delfini hanno sviluppato indipendentemente l'ecolocazione.

Studi precedenti avevano individuato una convergenza nella forma del becco, rendendo i martin pescatori tuffatori lunghi e appuntiti, il che potrebbe consentire loro di tuffarsi in acqua in modo più efficace. "Si adattano [ai tuffi] tutti allo stesso modo con il loro becco, il loro cervello... e con i loro geni?" si chiede Hackett.

L'analisi ha rivelato prove di 93 geni modificati che sembrano indicare una convergenza genetica. Di questi, uno spicca: si tratta di una modifica in un gene che contiene le istruzioni per produrre la proteina tau, la quale, quando funziona normalmente, aiuta a stabilizzare la struttura delle cellule e potrebbe rappresentare un cambiamento per aiutare gli uccelli adattarsi ai tuffi, suggerisce il team.

Negli esseri umani, la proteina tau è implicata in malattie neurodegenerative come l'Alzheimer e compare in grumi nei tessuti cerebrali delle persone che hanno subito commozioni cerebrali multiple. "È un'ipotesi molto interessante che la stessa proteina tau sia stata riutilizzata per mitigare questi impatti duri" nei martin pescatori, afferma Tim Sackton, genetista presso l'Università di Harvard che non ha preso parte allo studio.

Tuttavia, dice che il tipo di analisi genetica svolta nello studio è rischioso. Alcuni dei geni convergenti identificati potrebbero essere casuali e non correlati all'evoluzione del comportamento di tuffo. Sono necessari studi più approfonditi per identificare quali cambiamenti genetici siano rilevanti per il comportamento di tuffo.

I prossimi passi consistono nel testare cosa fanno queste mutazioni genetiche e le proteine risultanti, in particolare la tau, nei martin pescatori e come le differenze genetiche nelle specie tuffatrici potrebbero proteggerli. Se studi simili offrono informazioni su come gli uccelli proteggono i loro cervelli, i risultati potrebbero essere applicati nello sviluppo di strategie protettive contro le commozioni cerebrali e le lesioni cerebrali per gli esseri umani. Ma questo è un futuro lontano.

"Abbiamo ancora molta strada da fare per capire come il genotipo e tutte le sue modifiche si trasformino in ciò che vediamo nel mondo naturale", afferma Hackett. "Siamo solo all'inizio di porre queste domande".

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