Le seppie comuni europee non si limitano a copiare lo sfondo: impiegano circa un minuto per adattare il disegno della pelle, correggendolo a più riprese. In 85 cambiamenti osservati su tre animali, ogni volta che il processo riprendeva dopo una pausa il disegno si avvicinava a quello finale. Il risultato suggerisce che le seppie possano controllare e regolare il proprio mimetismo mentre lo realizzano.
La ricerca è stata co-diretta da Sam Reiter, dell’Okinawa Institute of Science and Technology (OIST), in Giappone, e Gilles Laurent, del Max Planck Institute for Brain Research, in Germania. Lo studio è stato pubblicato su Nature nel giugno 2023.
Il gruppo ha filmato in laboratorio una dozzina di giovani seppie (Sepia officinalis), nate da uova raccolte nel Canale della Manica e nell’Atlantico settentrionale. Gli animali misuravano tra 42 e 90 millimetri. Nella vasca, larga circa 70 centimetri per lato, il fondale era riprodotto con un rotolo di tessuto su cui erano stampate fotografie di ciottoli e rocce. Ogni 5-10 minuti un ricercatore girava una manovella per cambiare lo scenario.
Diciassette telecamere ad alta risoluzione riprendevano la pelle a 25 fotogrammi al secondo. A quell’ingrandimento, un singolo cromatoforo — una minuscola sacca di pigmento — occupava circa 54 pixel. Una telecamera grandangolare registrava anche l’intero animale. Per un solo esemplare, i ricercatori hanno raccolto oltre 200.000 immagini da 27 ore di video.
Una rete neurale, cioè un tipo di intelligenza artificiale, ha convertito ogni immagine in numeri che descrivevano il disegno della pelle. I calcoli sono stati eseguiti su un supercomputer dell’OIST. L’analisi ha indicato che il disegno può variare in circa 60 modi indipendenti, un numero molto superiore ai tre tipi fondamentali individuati dagli studi precedenti. Il metodo utilizzato, precisano gli autori, tende inoltre a sottostimare il numero delle variazioni possibili.
Le seppie sono cefalopodi, il gruppo che comprende anche polpi e calamari. La loro pelle cambia colore grazie a milioni di cromatofori, ciascuno circondato da muscoli controllati direttamente da cellule nervose del cervello. Quando i muscoli si contraggono, la sacca si allarga e il pigmento diventa visibile; quando si rilassano, si restringe e il colore scompare. Combinando l’espansione e la contrazione di molte sacche, l’animale crea nuovi disegni. Il processo è istintivo e coinvolge contemporaneamente decine di migliaia di cellule nervose.
Le seppie possono anche sollevare piccole protuberanze per cambiare la consistenza della pelle, ma lo studio ha analizzato soltanto i disegni piatti di zone chiare e scure. Un altro studio ha approfondito la somiglianza tra il cervello del calamaro e quello degli esseri umani.
Quando i ricercatori cambiavano lo sfondo, il disegno della pelle non si trasformava in modo continuo. Il cambiamento accelerava, rallentava fino quasi a fermarsi e poi riprendeva; servivano diverse pause prima che il disegno si stabilizzasse. Più la pelle si avvicinava alla forma finale, più frequenti diventavano le interruzioni e più lunghe le pause. A ogni ripresa, la corrispondenza con lo sfondo migliorava.
«Spesso le seppie superavano il disegno mimetico a cui miravano, si fermavano e poi tornavano indietro», ha detto Theodosia Woo, dottoranda al Max Planck Institute for Brain Research e una delle due prime autrici dello studio. «In altre parole, le seppie non si limitano a rilevare lo sfondo e a passare direttamente a un disegno prestabilito: è probabile che ricevano continuamente informazioni di ritorno sul disegno della propria pelle e le usino per regolare il mimetismo».
Gli autori paragonano il processo a una mano che corregge la propria traiettoria mentre si allunga per afferrare un oggetto, invece che a un lancio che non può più essere modificato una volta partito. L’analisi, tuttavia, non dimostra ancora quale meccanismo permetta alla seppia di controllare il risultato.
Anche quando lo stesso animale affrontava di nuovo lo stesso cambiamento di sfondo, le ripetizioni non erano identiche. A un osservatore i disegni finali sembravano uguali, ma ogni volta si dilatavano e si restringevano gruppi diversi di cromatofori. In un caso, circa 1.100 sacche che durante il primo cambiamento avevano variato dimensione come un unico gruppo si sono suddivise in 15 gruppi distinti durante il secondo.
Il gruppo ha studiato anche lo sbiancamento, la risposta con cui la seppia impallidisce quando percepisce una minaccia. In laboratorio, i ricercatori avvicinavano una mano all’animale fino a fermarsi a 20 centimetri, oppure mostravano su uno schermo accanto alla vasca un cerchio scuro che si ingrandiva.
«A differenza del mimetismo, lo sbiancamento era rapido e diretto, il che suggerisce che dipenda da un sistema di controllo diverso e ripetibile», ha detto Dominic Evans, ricercatore post-dottorato al Max Planck Institute for Brain Research. La pelle pallida, però, conservava deboli tracce del disegno mimetico precedente. Inoltre, in 16 delle 17 prove di minaccia condotte su un esemplare, la seppia è tornata in seguito a un disegno quasi identico a quello iniziale.
«Questo suggerisce che le informazioni sul mimetismo iniziale in qualche modo persistano», ha detto Xitong Liang, l’altra prima autrice dello studio, che ha svolto la ricerca come ricercatrice post-dottorato al Max Planck Institute e ora lavora all’Università di Pechino. «Lo sbiancamento somiglia di più a una risposta che sovrasta temporaneamente i segnali mimetici provenienti dal cervello e potrebbe essere controllata da un circuito neurale completamente diverso».
Resta da capire come le seppie ricevano informazioni sull’aspetto della propria pelle. Potrebbero usare la vista oppure percepire quanto sono contratti i muscoli attorno ai cromatofori; finora, però, non è stato individuato in queste sacche un sensore della posizione dei muscoli. Gli autori considerano anche una terza possibilità: il cervello potrebbe conservare una copia dei comandi appena inviati e usarla per valutare il risultato.
«Non sappiamo ancora esattamente come ricevano queste informazioni di ritorno: se usino gli occhi oppure se percepiscano quanto sono contratti i muscoli attorno a ciascun cromatoforo», ha detto Woo. Per verificare il possibile ruolo della vista, gli autori propongono di coprire la pelle dell’animale mentre si mimetizza e osservare se le pause e le correzioni continuano. Liang ha indicato come passo successivo la registrazione dell’attività cerebrale delle seppie durante il cambiamento del disegno, per capire come controllano la pelle. Studio pubblicato su Nature.
Fonte: earth.com
