Adattamenti ingegnosi delle comb jellies alla pressione dell’oceano profondo: scoperte rivelatrici dalla ricerca

RomeLe meduse pettine, conosciute anche come ctenofori, abitano varie zone dell'oceano, inclusi i fondali profondi. In queste profondità non c'è luce, le temperature sono molto basse e la pressione è elevata. Ricercatori dell'Università della California, San Diego, e di altre istituzioni hanno studiato come questi organismi riescano a sopravvivere in tali condizioni avverse. Hanno scoperto caratteristiche speciali nelle membrane cellulari di questi animali.

Le ctenofore non sono meduse. Appartengono al gruppo delle Ctenophora. Questi animali cacciano il cibo e possono crescere fino alla dimensione di un pallavolo. Vivono negli oceani di tutto il mondo, dalla superficie fino agli abissi.

Scoperte di rilievo:

• I ctenofori possiedono strutture lipidiche uniche nelle loro membrane cellulari.
• I loro lipidi si adattano in modo diverso al freddo e alla pressione.
• Questa capacità di adattamento è conosciuta come "omeocurvatura".
• Tra questi lipidi ci sono i plasmalogeni, essenziali per il buon funzionamento del cervello umano.

Le membrane cellulari devono avere determinate caratteristiche per funzionare correttamente. Gli strati di lipidi e proteine devono rimanere fluidi in diverse condizioni. Gli scienziati sapevano già come le membrane cellulari si adattano al freddo. Tuttavia, non conoscevano il modo in cui gli organismi delle profondità marine si adattano all'alta pressione.

Itay Budin, Professore Associato presso l’Università della California a San Diego, ha guidato uno studio sui ctenofori insieme a un team di ricercatori provenienti da diverse discipline. La loro ricerca è stata pubblicata sulla rivista Science.

Budin aveva studiato come i batteri di E. coli si adattassero al freddo. Steven Haddock del MBARI gli chiese se ctenofori si adattano all'alta pressione nello stesso modo. Incuriositi, Budin e il suo team iniziarono a indagare.

Organismi complessi hanno molti tipi di lipidi. Gli umani ne possiedono migliaia, ciascuno specifico per organi diversi. Il team aveva bisogno di distinguere tra adattamento al freddo e adattamento alla pressione. Il principale autore, Jacob Winnikoff, ha studiato i ctenofori provenienti da diverse profondità e luoghi. Ha confrontato quelli che vivono sul fondo dell'oceano al largo della California con quelli che vivono in superficie nell'Artico.

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Il team ha scoperto che i ctenofori di profondità possiedono lipidi speciali, che li aiutano a sopravvivere sotto alta pressione. Questi lipidi sono progettati per adattarsi all'ambiente delle profondità marine. Questa caratteristica, nota come "homeocurvatura," permette ai lipidi di bilanciare la pressione. Tuttavia, in superficie, questi lipidi fanno sì che le membrane si rompano, portando i ctenofori a disintegrarsi.

I ctenofori sono preziosi per la ricerca poiché contengono plasmalogeni, lipidi speciali presenti nel cervello umano, i cui livelli diminuiscono in malattie come l'Alzheimer.

Il team di Budin ha sperimentato con i batteri di E. coli modificandoli per produrre plasmalogeni. Mentre l'E. coli normale non sopravviveva sotto pressione, la varietà modificata si è comportata molto bene. Questi esperimenti, che hanno richiesto molti anni, sono stati realizzati grazie alla collaborazione di diverse istituzioni.

Il laboratorio del Dr. Edward Dennis all'Università di San Diego ha analizzato i lipidi utilizzando la spettrometria di massa. Biologi marini del MBARI hanno raccolto ctenofori. Fisici dell'Università del Delaware hanno impiegato simulazioni al computer. I ricercatori hanno esaminato il comportamento delle membrane sotto diverse pressioni.

Budin desidera approfondire come le cellule regolano la produzione di grassi. Ritiene che i plasmalogeni abbiano caratteristiche uniche. Comprendere queste caratteristiche potrebbe fornire nuove informazioni sulla salute del cervello e sulle malattie. Il team spera che futuri studi si basino sulle loro scoperte.

Ricercatori di numerose università prestigiose hanno collaborato a questo progetto. Hanno ottenuto finanziamenti da borse di studio nazionali e private, come quelle della National Science Foundation e della NASA. Grazie al loro lavoro di squadra, hanno fatto nuove scoperte su come le creature degli abissi si adattano e sul funzionamento dei lipidi.