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L’inverno e l’estate torrida non sono gli unici ostacoli alla vita che un organismo vivente può incontrare. In realtà, ogni specie ha le proprie difficoltà in base alle proprie caratteristiche e in base al luogo in cui vive.
A volte le avversità sono così forti che è necessario “mettersi in pausa” e attendere le condizioni ideali per tornare ala vita di tutti i giorni. Per noi può sembrare difficile capire come un essere vivente possa momentaneamente sospendere la propria vita per poi riprendere come nulla fosse, eppure ci sono alcuni organismi in grado di farlo. In particolare, parliamo dei fenomeni di criptobiosi e diapausa.
Criptobiosi
La criptobiosi (vita nascosta) è un fenomeno molto studiato e consiste nell’arresto di tutte le reazioni metaboliche in caso di condizioni inadatte alla vita. Si tratta dello stato di un organismo quando non mostra alcun segno di vita visibile e quando la sua attività metabolica diventa difficilmente misurabile, o si ferma in modo reversibile. Queste condizioni possono essere ad esempio la mancanza di acqua o l’anossia. Quando la condizione ideale sarà ripristinata, allora l’organismo ritornerà a svolgere tutte le proprie reazioni metaboliche come se nulla fosse successo.
Questo fenomeno si verifica soprattutto in organismi che necessitano di un notevole grado di idratazione per sopravvivere, come tardigradi, rotiferi e nematodi che, appunto, in assenza di acqua possono incistarsi conservando tutte le proprie componenti essenziali (gli organelli, ad esempio) grazie ad una serie di accorgimenti che gli consentono di “essiccarsi” e resistere per molto tempo.
Un animale molto conosciuto in grado di fare criptobiosi è l’Artemia salina. A molti questo nome non dice nulla, altri conoscono questo crostaceo in quanto è uno degli alimenti più diffusi per i pesci d’acquario. Altri ancora (specialmente se hanno oltre trent’anni) conoscono questo animale sotto il nome di “scimmia di mare”. Questi crostacei d’acqua salata non sono in grado di fare criptobiosi essi stessi come i tardigradi, ma le femmine di questa specie sono in grado di fare, in base alle condizioni ambientali, uova o cisti. Le uova si schiudono poco tempo dopo la deposizione, le cisti, al contrario, possono restare in criptobiosi per diversi anni.
La criptobiosi è un fenomeno molto studiato per la sua particolarità e sono stati fatti vari esperimenti (anche nello spazio) per capire in che modo gli organismi sono in grado di conservare tutte le loro strutture e ripristinarle all’occorrenza. Si è scoperto che sostanzialmente l’organismo si protegge sintetizzando trealosio (uno zucchero) ed andando a creare quindi un gel che conserva le strutture e gli organelli impedendo il loro danneggiamento durante l’essicamento. Inoltre, per la resistenza all’essicamento o al freddo ci sono alcune differenze negli accorgimenti adottati per la sopravvivenza, si pensa che per la resistenza al freddo i tardigradi possano andare incontro a vetrificazione citoplasmatica (uno stato che impedisce il danneggiamento degli organelli nel citoplasma durante la disidratazione e che si raggiunge tramite la sintesi di determinate proteine).
Diapausa
Anche nel caso della diapausa si assiste all’arresto delle funzioni vitali dell’organismo. In un certo senso è simile all’iberazione di cui abbiamo già parlato in quanto anche questa è una tecnica spesso usata per superare inverni gelidi ed estati torride tramite la riduzione dell’attività metabolica. Tuttavia, si tratta di un fenomeno diverso e che spesso si verifica naturalmente indipendentemente dalle condizioni ambientali. Questo è il caso di molti insetti, tra cui la cicala.
Per molti insetti la diapausa è una strategia atta a superare una condizione sfavorevole e al ripristino delle condizioni ideali riprendono le loro normali attività, ma nella cicala la diapausa può durare anni! Si verifica durante lo stadio di ninfa e può durare dai 7 ai 15 anni (dipende dalla specie, chiaramente). Si svolge interamente sotto il terreno e al termine di questo periodo, la cicala emerge, fa la muta, e assume l’aspetto e il canto tipico delle cicale che tutti conosciamo. A questo punto diventa sessualmente attiva, si riproduce e depone le uova. Le larve a loro volta iniziano la loro vita sotto tera e dopo un tot di anni riemergono tutte contemporaneamente per ripetere nuovamente il loro ciclo vitale.
E Homo sapiens?
Abbiamo parlato di diverse strategie che diverse classi di organismi usano per affrontare condizioni sfavorevoli alla vita, l’uomo è in grado di attuarne qualcuna? Tralasciando le eventuali derivazioni fantascientifiche date dall’ibernazione, effettivamente c’è il sospetto che nell’uomo (così come succede in altri mammiferi) possa verificarsi la diapausa embrionale. Si tratterebbe della sospensione della crescita della blastocisti nel caso in cui ci sia ad esempio la carenza di nutrienti o temperature troppo fredde. Sostanzialmente, l’organismo della madre invierebbe all’embrione determinati segnali di stress che andrebbero a indurre la diapausa in esso. Pertanto, la blastocisti arresta la sa proliferazione in G0 o in G1 per un determinato periodo e ritarda il proprio impianto nell’utero.
In realtà, questo non è un fenomeno nuovo nei mammiferi, molte specie sono interessate e tra queste vi è il capriolo per cui la fase di diapausa si verifica di norma ad ogni gravidanza e non come risposta a stress ambientali. Nella maggior parte degli altri mammiferi, invece, la diapausa embrionale si verifica esclusivamente in seguito ad uno stress metabolico.
Bibliografia:
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Wright, 2001 – Cryptobiosis 300 Years on from van Leuwenhoek: What Have We Learned about Tardigrades?
Morris and Afzelius, 1967 – The structure of the shell and outer membranes in encysted Artemia salina embryos during cryptobiosis and development
Denlinger, 2002 – Regulation of Diapause
Moriyama and Numata, 2008 – Diapause and prolonged development in the embryo and their ecological significance in two cicadas, Cryptotympana facialis and Graptopsaltria nigrofuscata
Lopes et al., 2004 – Embryonic diapause and its regulation
Mead, 1993 – Embryonic diapause in vertebrates
Ptak et al., 2012 – Embryonic Diapause Is Conserved across Mammals
The biologist's lair 
Un pensiero su “Superare le avversità: criptobiosi e diapausa”