Portati alla luce i segreti del Tmao, la molecola fishy

Scoperto perché i pesci “puzzano” e non possono vivere sotto gli 8.200 metri di profondità

[12 Marzo 2014]

Lo studio “Marine fish may be biochemically constrained from inhabiting the deepest ocean depths”, pubblicato da un team di ricercatori statunitensi, neozelandesi e britannici su Pnas, potrebbe aver risolto uno dei misteri della vita marina: perché i pesci non vivono nelle fosse oceaniche al di sotto degli 8.400 metri. Infatti fino ad oggi nessun pesce è mai stato trovato nel 25% dell’oceano – quello più profondo, tra gli 8.400 e gli 11.000 metri – e i ricercatori spiegano che «questa apparente assenza è stata attribuita alla pressione idrostatica, sebbene manchi una prova diretta a causa della mancanza di specie viventi più in profondità per poterle studiare».  La causa in realtà sarebbe il comune  l’N-Ossido della trimetilammina (Tmao) che stabilizza le proteine contro la pressione ed aumenta con la profondità.

Il team internazionale ha testato questa ipotesi catturando cinque individui di hadal snailfish (Notoliparis kermadecensis; Liparidae – nella foto), a 7.000 metri nel Kermadec Trench, in Nuova Zelanda, e su Pnas  si legge:  «Abbiamo trovato che i loro muscoli hanno un contenuto di Tmao di 386 ± 18 mmol/kg e un’osmolalità di 991 ± 22 mOsmol/kg». Insomma, i Notoliparis kermadecensis  avrebbero un limite fisico che non permette loro di superare gli 8.200 metri di profondità che sarebbe determinato dalla biochimica di un grande gruppo tassonomico complesso come i pesci. Nessun pesce vivente è mai stato visto al di là di questo limite ed i ricercatori dicono che questa barriera si  basa sul meccanismo molecolare particolare che utilizzano nei loro tessuti per resistere a pressioni altissime.

Il Notoliparis kermadecensis è una creatura rosata, dall’aspetto decisamente poco gradevole, che vive dai 7.000 in giù, questi pesci predando i piccoli crostacei che si nutrono della materia organica che cade dalla superficie del mare. Probabilmente a quelle profondità vive anche un altro tipo di pesce, ma i ricercatori hanno pescato solo hadal snailfish e lo statunitense Paul Yancey, del Whitman College di Walla Walla, sottolinea che «questo è di gran lunga il pesce più “profondo” che abbiamo preso e analizzato, e ha i più alti livelli di questa molecola Tmao».

A causa dell’oscurità in cui vivono, gli hadal snailfish hanno una scarsa pigmentazione ed il  loro aspetto è traslucido, non proprio gradevole.  Ashley Rowden, del National Institute of Water and Atmospheric Research della Nuova Zelanda , Wellington 6021, New Zealand un co-autore dello studio, ha detto che «nessuno aveva più preso uno snailfish in quasi 60 anni» e che quindi il team di ricerca non era molto fiducioso quando, alla fine del 2011,  ha calato delle “nasse” nel Kermadec Trench. Le nasse erano innescate con  sgombri  che servivano ad attirare i piccoli crostacei di cui si nutrono i Notoliparis kermadecensis. «Quando le abbiamo tirate su è stato semplicemente incredibile da vedere. Abbiamo detto: oh mio Dio, abbiamo il pesce  e ne abbiamo più di uno – ha detto Rowden – Ho messo i guanti e con attenzione ed ho preso i  pesci. E’ stato come avere una massa viscida,  gelatinosa che si muoveva tra le mani. E’ stato molto bello, e molto strano vedere tutti i suoi organi».

Si tratta della cattura di pesci più in profondità mai registrata dopo che nel 1970 venne pescata al largo del Cile un’anguilla cush (Ophidiidae) ad una profondità di 8.370 metri, anche se permangono dubbi sul fatto se quel pesce sia stato davvero catturato dalla rete a strascico sul fondo dell’oceano.

Il Tmao, chiamato “molecola fishy”,  è una molecola importantissima, anche perché dà ai pesci il loro “odore di pesce”, agisce stabilizzando l’utilizzo delle proteine dei pesci, per costruire e mantenere le loro cellule. Senza il Tmao le proteine verrebbero “distorte” dalle alte pressioni delle profondità marine e smetterebbero di funzionare.

La concentrazione di Tmao nei Notoliparis kermadecensis   è in linea con i dati estrapolati dalle specie meno profonde, ma se si superasse la concentrazione di Tmao raggiunta dagli hadal snailfish  pescati nel Kermadec Trench, ad una profondità tra gli 8.000 ed gli 8.500 metri,  si raggiungerebbe il punto in cui le  funzioni delle cellule dei pesci sarebbero inibite.

«Sappiamo che se il Tmao è troppo alto stabilizza le proteine in modo che non possono lavorare – spiega ancora Yancey – Della proteina miosina del muscolo, per esempio, c’è bisogno di flettere per i muscoli per  muoversi, e quando il Tmao è troppo  potrebbe impedire che questo accada».

Un’altra possibilità è che con livelli più elevati di Tmao di quelli limite raggiunti dai Notoliparis kermadecensis, i tessuti dei pesci potrebbero addirittura cercare di richiamare osmoticamente l’acqua all’interno del corpo,  qualcosa che i pesci marini che non sono in grado di gestire.

Yancey ha detto che la molecola è già in fase di studio per le sue applicazioni sugli esseri umani,  compreso il  trattamento del glaucoma. Poi scherza: «Nel frattempo, se gli hadal snailfish vi sembrano abbastanza strani, dovreste sentire che odore terribile hanno quando si decompongono. Questo, ha detto, è perché la molecola ha un’altra proprietà: dà ai pesci esce il loro odore caratteristico, in modo che più in profondità vivono, più forte puzzano».

Anche se la maggior parte dei fondali oceanici è meno profonda di 8.000 metri, ci sono diverse aree che sembrano essere fuori portata per i pesci, compresa la Fossa delle Marianne, nell’Oceano Pacifico, il luogo più profondo del nostro pianeta che raggiunge quasi gli 11.000 metri. Ma questi luoghi non sono privi di vita: dove non possono vivere i pesci prosperano altri esseri viventi: organismi unicellulari, come Archaea, batteri e foraminiferi ed anche gli animali, come le anemoni di mare e  le oloturie.

Alan Jamieson, dell’Oceanlab, Institute of Biological and Environmental Sciences dell’università di Aberdeen, spiega che «uno dei tipi di organismi che vengono su regolarmente da luoghi molto più profondo sono gli anfipodi. Questi crostacei sono incredibilmente tolleranti alla pressione. Possono gestire compressioni e decompressioni sorprendenti. Ma sembrano utilizzare cinque di questi “osmolytes”, considerando che i pesci ne utilizzano solo una, la Tmao».

Ma perché i pesci non hanno evoluto meccanismi per colonizzare anche le profondità più estreme? Gli autori dello studio utilizzano che le fosse oceaniche più profonde siano più giovani e si siano aperte più velocemente di quanto i pesci siano stati in grado di sviluppare gli adattamenti necessari per invadere quell’habitat. Jamieson  dice che probabilmente un tempo le fosse oceaniche non superavano gli 8.000 metri, ma che per risolvere questo ennesimo mistero «dobbiamo ora sovrapporre la biologia evolutiva alla storia geologica».