[29/06/2012] News
I fantastici e terrificanti denti del minuscolo crostaceo mangia-diatomee
Un "cuscinetto" di proteina elastica aiuta i copepodi a frantumare le "corazze" del fitoplancton
Scientific Reports pubblica lo studio "Tools for crushing diatoms - opal teeth in copepods feature a rubber-like bearing composed of resilin", che mostra come l'evoluzione sia al lavoro tra le creature più minuscole e sulle loro "armi" più segrete.
Il team di ricercatori tedeschi composto da Jan Michels e Stanislav Gorb dell'università di Kiel e da Jürgen Vogt dell'università di Leipzig, che lavorano ad un progetto che fa parte del "virtual institute PlanktonTech" della Helmholtz Society, sottolineano che «Le diatomee sono generalmente note per le proprietà meccaniche superiori dei loro gusci mineralizzati. Ciò nonostante, molti crostacei copepodi sono in grado di schiacciare queste "conchiglie" usando le loro mandibole. E' molto probabile che questa capacità richieda strumenti per l'alimentazione con materiali con composizioni e proprietà specifiche».
Infatti sono state descritte per le mandibole di diverse specie di copepodi parti in silice chiamate "denti opale".Lo studio rivela l'esistenza di «Complesse strutture composite che, oltre alla silice, contengono la proteina resilina, morbida ed elastica che forma sui denti opale un cuscinetto simile alla gomma nelle mandibole del copepode Centropages hamatus. Queste strutture composite possono aumentare l'efficienza dei denti opalini riducendo al contempo il rischio di danneggiamenti meccanici. Si suppone che si siano sono co-evolute con i gusci delle diatomee, nella corsa a evolutiva gli armamenti, e il loro sviluppo avrebbe potuto essere la base per il predominio dei copepodi all'interno dell'odierno zooplancton marino».
Il Centropages hamatus è presente nelle acque costiere dell'Atlantico settentrionale e dei mari adiacenti ed è uno dei copepodi dominanti all'interno dello zooplancton del Mare del Nord meridionale. Infatti I copepodi sono al vertice della catena alimentare dello zooplancton in quasi tutti gli oceani del mondo e quindi svolgono un ruolo significativo nell'intera rete alimentare pelagica . Molte specie di copepodi si nutrono soprattutto di fitoplancton e sono un collegamento importanti tra i produttori primari e gli organismi dei livelli trofici superiori. Quindi, la conoscenza dell'impatto del pascolo dei copepodi sugli stock di fitoplancton è essenziale per comprendere i flussi ecologici ed energetici nell'oceano.
Nell'alimentazione dei copepodi svolgono un ruolo particolare i "gnathobases" mandibolari, utilizzati per catturare e, se necessario, tritare le particelle prima di ingerirle. La morfologia degli "gnatho bases" è correlata alla dieta delle varie specie corrispondenti:mentre i copepodi carnivori possiedono " gnathobases" con alla loro estremità "denti" piuttosto lunghi e appuntite, nelle specie che preferiscono il fitoplancton gli "gnathobases" mostrano i denti più brevi e compatti. Dato che le diatomee spesso rappresentano la gran parte del fitoplancton in molte aree oceaniche, questi denti servono a spaccare i coriacei gusci delle diatomee, chiamati anche frustoli. spesso sono piuttosto stabili .
Sui pensa che le inclusioni di silice nei "denti" dei copepodi servano ad aumentare la durezza e la rigidità dei denti e si sono quindi co-evoluti con i frustoli delle diatomea, per rompere i loro materiali duri e stabili con forti sollecitazioni meccaniche. Per questo è importante analizzare la composizione dei materiali non-silicei di alcune parti parti degli "gnathobase" per capire come "funzionano" i denti opale e quali proprietà specifiche si siano evolute che sembrano in grado di ridurre l'usura e danneggiamento dei denti. Per spingersi nell'infinitamente piccolo dell'evoluzione, i ricercatori hanno svolto studi tridimensionali dettagliati sulla composizione del materiale di tali strutture, utilizzando sia il Confocal laser scanning microscopy (Clsm) che le auto-fluorescences emesse da diversi materiali presenti nell'esoscheletro dei copepodi.
In questo terrificante e microscopico armamentario marino, la proteina gommosa nelle fauci di questi minuscoli crostacei potrebbe aver dato loro un vantaggio evolutivo, permettendogli così di diventare lo zooplancton più numeroso negli oceani del mondo. Michels, sottolinea però che «la struttura della mascella della copepode non è unica, Nei denti umani, c'è una struttura analoga, dove c'è una parte dura, il dente stesso, su una morbida: le gengive». Pottek, aggiunge che «la resilina si trova anche nelle zampe di pulci e cavallette, permettendo loro di saltare, e nei giunti dell'ala della libellula, permettendo loro di fare perno sbatterle. La resilina è molto resistente in queste situazioni, grazie alle sue proprietà elastiche. Forse è anche per questo che vediamo la proteina nei denti dei copepodi».