giovedì, Dicembre 9, 2021
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Nella tela del ragno: un’indagine da vicino

Un recente studio analizza passo per passo, tracciando i singoli movimenti delle zampe, la tessitura delle tele dei ragni. È il primo step per capire come cervelli relativamente piccoli come quelli dei ragni possano organizzare movimenti così complessi

La ragnatela è una struttura affascinante per struttura e complessità, e infatti la sua costruzione ha interessato gli scienziati per molto tempo e sotto diversi aspetti (oltre che i fotografi che la immortalano coperta di rugiada!). Ma come viene costruita, esattamente? Rispondere non è semplice come potrebbe apparire a prima vista: scomporre la costruzione di tutta la struttura richiede infatti di analizzare un enorme numero di unità di movimento. A riuscire a rispondere a questa domanda, con un grado di risoluzione di alto livello, è uno studio recentemente pubblicato su Current Biology e guidato dai ricercatori della John Hopkins University. Il loro risultato non è solo un’interessante indagine sui movimenti che portano alla costruzione delle ragnatele ma rappresenta un primo passo verso un obiettivo ancora più affascinante: capire come cervelli piccoli come quelli dei ragni possano riuscire a organizzare la complessità di questa operazione.

La ragnatela, passo per passo

Non tutti i ragni tessono una tela. Ma, nelle specie che lo fanno, il risultato è davvero notevole: una struttura dalla geometria complessa e ordinata, una trappola resistente ed elegante, insomma un risultato affascinante come pochi altri in natura. Racconta Andrew Gordus, biologo comportamentale della John Hopkins University e senior author dello studio: «L’interesse per questo tema mi è venuto per la prima volta quando ero a fare birdwatching con mio figlio: ho visto una ragnatela straordinaria e ho pensato “Se andassi allo zoo e vedessi uno scimpanzé che costruisce una cosa come questa, penserei che è uno scimpanzé incredibile”. Beh, qui la cosa è ancora più incredibile, perché il cervello del ragno è così piccolo, e trovavo frustrante che non ne sapessimo di più su questo comportamento straordinario».

Il primo passo per capire come il cervello relativamente piccolo di un ragno riesca a supportare la costruzione di quel progetto complesso che è la ragnatela è quindi capire come tale costruzione avvenga, guardandola nel dettaglio. Operazione non semplice, perché significa analizzare ogni movimento delle diverse zampe del ragno, la secrezione del filo e così via. Nel loro lavoro, i ricercatori hanno iniziato quest’indagine sul ragno Uloborus diversus, una specie nativa degli Stati Uniti occidentali che tesse la sua ragnatela durante la notte. Quindi, per studiarne i movimenti, gli autori dello studio hanno dovuto innanzitutto attrezzarsi con telecamere e luci a infrarossi per poterne seguire i movimenti in assenza di luce; ma, soprattutto, hanno messo a punto un software di machine vision, cioè hanno “insegnato” al computer a tracciare i singoli movimenti delle zampe dei sei ragni su cui è stato condotto lo studio. Può sembrare banale, ma si tratta comunque di tracciare milioni di azioni delle zampe di ciascun individuo: «Anche se si registra un video, si tratta di un sacco di zampe da tracciare, per un lungo periodo, per molti individui», spiega infatti in un comunicato Abel Corver, primo autore dello studio. «È davvero impossibile analizzare ogni fotogramma e annotare i punti di movimento delle zampe manualmente. Per questa ragione, abbiamo addestrato un software di machine vision per rilevare la postura del ragno, fotogramma per fotogramma, in modo da poter documentare tutto ciò che le zampe fanno durante la costruzione della ragnatela».

Dal piccolo al grande

Questa metodologia ha permesso ai ricercatori di osservare come la tessitura della ragnatela presenti una progressione stereotipata dei momenti di costruzione, abbastanza simile tra un ragno e l’altro sebbene possano presentarsi anche in modo atipico, e di indentificare movimenti delle zampe generici oppure specifici per determinati momenti della tessitura. Il fatto che i vari momenti di costruzione della ragnatela siano caratterizzati da sequenze di azioni stereotipate permette anche di comprendere in che momento della tessitura il ragno si trova esclusivamente in base a tali sequenze – in altre parole, i ricercatori potevano capire su quale sezione della ragnatela il ragno stesse lavorando solo osservandone la posizione delle zampe sullo schermo. «Anche se la struttura finale può essere un po’ diversa tra l’uno e l’altro, le “regole” che i ragni usano per costruirle sono le stesse, e questo conferma che tali regole sono codificate nel loro cervello», spiega Gordus. «Ora vogliamo cerca di capire come queste regole siano codificate a livello neuronale».

Cervelli relativamente piccoli e semplici come quelli dei ragni, infatti, possono rappresentare un modello importante per studiare questi meccanismi alla base di regole comportamentali complesse – e potrebbero aiutare poi a traslare le conoscenze su cervelli più complessi, come quelli umani. «I ragni sono affascinanti, perché sono animali con un cervello costruito fondamentalmente con gli stessi mattoni dei nostri; questo lavoro, quindi, può darci dei suggerimenti su come possiamo poi capire sistemi cerebrali più grandi, compresi quelli umani», conclude Corver.


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Articolo pubblicato con licenza Creative Commons Attribuzione-Non opere derivate 2.5 Italia.   

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Anna Romano
Biologa molecolare e comunicatrice della scienza, amo scrivere (ma anche parlare) di tutto ciò che riguarda il mondo della ricerca.
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