Vedere con le orecchie

ResearchBlogging.orgBentornati al volo del Dodo, il blog a cui le impugnature laser non danno fastidio e che è contento del nuovo proprietario dell’Occhio di Agamotto. Siete pronti? Avete addosso una camicia con un motivo accettabile anche da persone con un cromosoma diverso dal vostro? E allora daje che il post di oggi vi fornisce anche ½ CFU di storia e la capacità di battere Matt Murdock.

Pteropus giganteus, una volpe volante. Immagini Wikimedia Commons

Pteropus giganteus, una volpe volante. Immagini Wikimedia Commons

Prima della Rivoluzione Francese, il 1700 era un secolo abbastanza noioso. Non che decapitare gente fosse proprio il massimo, però almeno offriva una papabile alternativa alla solita routine campo-famiglia-morte di vaiolo. E poi si cantava tutti insieme e c’era Russell Crowe che inseguiva Wolverine per un pezzo di pane.

No, non era quella la rivoluzione francese.

Sì, intendo comunque ricordarmela così.

Tornando a noi, a metà del XVIII secolo qualcuno a Padova era talmente annoiato da passare il tempo mettendo cera nelle orecchie dei pipistrelli: quel qualcuno era Lazzaro Spallanzani. Lazzaro Spallanzani era uno studioso figlio del suo tempo e, come Darwin e Mendel, coniugava interessi diversi nella sua professione. Prete-biologo (+1 contro bestie selvatiche e chierichetti), Spallanzani fece ricerca in aree molto diverse e scoprì, per esempio, che bollire un alimento e poi sigillarlo fermava la formazione di muffe sulla sua superficie. Ora a noi questa sembra una cosa da fiera delle ovvietà, ma questa ricerca gettò le basi per screditare l’idea molto diffusa della generazione spontanea. Spallanzani è anche giustamente famoso per un altro esperimento.

In quella che mi piace immaginare come una scommessa tra lui ed un suo amico che continuava a dirgli <No tu non la fai ‘sta boiata, non sei così rimbecillito>, Spallanzani decise di liberare un tot di pipistrelli e di gufi in una stanza buia per capire come si orientassero durante i loro voli notturni. Naturalmente, essendo un esperimento, Spallanzani provò a sistemare i chirotteri in diverse maniere: bendati, con le orecchie tappate dalla cera e in altre maniere non così reversibili. Grazie ad alcune corde appese nella stanza, ciascuna con attaccato un campanello, Spallanzani riuscì a capire in quali condizioni questi animali riuscivano ad orientarsi peggio, cioè quando non potevano sentire. Per dirlo con le parole del buon Lazzaro, i pipistrelli “vedevano con le orecchie”. Quel giorno venne scoperta l’ecolocalizzazione.

Il termine vero e proprio verrà coniato da Donald Redfield Griffin nel 1944 ma è uguale e chissene in fondo.

Spallanzani contempla la sua prossima vittima. Immagine Wikimedia Commons

Spallanzani contempla la sua prossima vittima. Immagine Wikimedia Commons

I pipistrelli ecolocalizzano producendo suoni tramite la laringe. Questi versi escono poi dalla bocca dell’animale, rimbalzano sugli oggetti che lo circondano (prede o altro) e ritornano indietro. In base alla forza e alla direzione del suono di ritorno un pipistrello riesce a farsi un’idea del mondo che lo circonda, catturando le sue vittime anche nel buio della notte. Visto che l’immagine usata da tutti per spiegare l’ecolocalizzazione è quella di un pipistrello che insegue una falena tendiamo a dimenticarci degli altri usi che può avere, tipo individuare pesci sotto il pelo dell’acqua o prede intrappolate nella tela di un ragno. La maggior parte dei pipistrelli emette suoni a frequenze non udibili dall’orecchio umano, superiori a  20000 Hertz, per questo riusciremmo ad addormentarci perfettamente anche se fuori dalla finestra ci fosse una bat-pocalypse. Tuttavia non è assolutamente necessario usare frequenze altissime perché l’ecolocalizzazione funzioni. Molti altri animali, come uccelli, tenrec e uomo (sì, avete letto bene), possono costruirsi immagini sonore di quello che li circonda producendo rumori perfettamente udibili anche da noi.

Come detto in un post precedente tutte le 1200-e-passa specie di pipistrelli possono essere divise in: quelli che ecolocalizzano (circa l’85%) e quelli che non lo fanno. In effetti fino a poco tempo fa la tradizionale suddivisione dell’ordine Chiroptera nei due sottordini Microchiroptera e Macrochiroptera rifletteva questa suddivisione. Mentre i microchirotteri sono i pipistrelli che potete vedere nelle calde sere estive, per trovare i macrochirotteri dobbiamo spostarci nelle umide foreste equatoriali. Le volpi volanti, appartenenti alla famiglia degli Pteropodidi, sono pipistrelli enormi che, oltre ad avere una faccia molto tenera e portare i peggio virus, si nutrono di frutta. Questa caratteristica (la frutta sta ferma e non scappa) ed il fatto di avere occhi più grandi rispetto ai microchirotteri ha da sempre fornito una spiegazione più che convincente al fatto che questi animali non producessero suoni di ecolocalizzazione. Eppure in un vecchio articolo del 1988 Edwin Gould comunicava al mondo che una specie di volpe volante, Eonycteris spelaea detto pipistrello dell’alba, produceva alcuni suoni simili all’ecolocalizzazione. Ma la cosa nacque e morì lì, principalmente a causa del fatto che Edwin era il Gould sbagliato per la biologia.

Richard Dawkins NON ha probabilmente detto nulla di ciò. Immagine modificata da Wikimedia Commons

Richard Dawkins NON ha probabilmente detto nulla di ciò. Immagine modificata da Wikimedia Commons

Avanti veloce.

Indonesia, 2013. Nel caldo soffocante di un autobus indonesiano, Arjan Boonman e Yossi Yovel, entrambi dell’Università di Tel Aviv, stanno conversando con un abitante del luogo che continua a sostenere una tesi strana. Dopo aver detto all’uomo che i due studiano i suoni emessi dai pipistrelli lui risponde serenamente che sì, lui di questi suoni ne sente in continuazione. Come detto in precedenza la cosa non è così astrusa, alcuni pipistrelli ecolocalizzano sotto i 20000 Hertz e possono quindi essere sentiti dall’uomo. Il problema è che la specie da cui proverrebbero i suoni è una volpe volante. In Indonesia questi animali sono di casa, al punto che non è raro vederli appesi come grossi frutti maturi anche in posti turistici come Bali. Pteropus vampyrus, il pipistrello più grande al mondo e serbatoio del virus Nipah, volteggia al crepuscolo in numerosi gruppi sopra le cime degli alberi indonesiani. Boorman e Yovel sono scettici, ma Yovel recupera l’articolo di Gould e, dopo averlo letto, comincia a pensare che forse varrebbe la pena di indagare oltre.

Prima di proseguire vorrei aggiungere una nota personale. La ma tesi magistrale ha riguardato lo studio di 15700 file contenenti richiami di ecolocalizzazione e, dopo averla conclusa, provo sincera ammirazione per chiunque faccia di questa attività la sua linea di ricerca principale. Non c’è al momento modo di rendere il processo di analisi automatico (come analizzare una sequenza di nucleotidi) senza perdere una valanga di dati preziosissimi e unici. Per chiunque volesse imbarcarsi in uno studio simile ho solo un consiglio da dare. Quando, alle 4 e 35 di un giovedì notte passato in bianco perché dovete finire entro la settimana, ascolterete l’ennesimo file pieno di ritmati versetti striduli, non preoccupatevi se vedrete seduti al vostro fianco Giorgio Mastrota e il cavaliere del Cigno intenti a discutere se i dati sono buoni o dovreste scartarli. Date retta a Giorgio che Hyoga non ha mai capito nulla e continuate.

Boorman e Yovel decisero che, per vederci chiaro (ha ha!) dovevano necessariamente pensare a-la-Spallanzani. Dopo essersi procurati un tot i pipistrelli (19 esemplari di volpi volanti appartenenti alle tre specie Eonycteris spelaea, Cynopterus brachyotis e Macroglossus sobrinus) li hanno lasciati volare in una camera completamente buia registrando i suoni che emettevano. Tutti, ma proprio TUTTI, gli individui dello studio producevano suoni brevissimi e simili a click durante il volo. Aggirandosi attorno ai 17000 Hertz, questi suoni potevano anche essere perfettamente uditi dall’uomo e ha portato questo studio ad un nuovo livello di imbarazzo. Fondamentalmente ce ne siamo sempre fregati di andare a controllare bene se davvero le volpi volanti non ecolocalizzano.

Pteropus_poliocephalus_with_baby

Pteropus polyocephalus e piccolo. Eddai che è simpa. Immagine Wikimedia Commons.

Successivamente gli autori hanno cercato di capire a cosa potessero servire questi suoni. Usando diversi tipi di oggetto, Boorman e Yovel hanno scoperto che i pipistrelli non avevano grossi problemi a schivare durante il volo strutture di grandi dimensioni, ma faticavano con qualcosa di più sottile come un filo. Ecolocalizzazione quindi, ma non così affinata come quella dei loro cugini più piccoli e molto probabilmente difficile da usare per la caccia. Come già detto in precedenza però questi animali si nutrono di frutta e non hanno bisogno di un qualcosa per trovare una preda ma, forse, per evitare gli ostacoli. Volare al buio tra alberi e grossi rami può essere problematico e, per un animale tutto sommato leggero e fragile, un grosso errore potrebbe anche essere fatale. Evitare gli ostacoli al buio usando i suoni sarebbe sicuramente un vantaggio importante per questi animali e alcuni autori suggeriscono che sia proprio questo il motivo che ha portato inizialmente all’evoluzione dell’ecolocalizzazione, successivamente utilizzata dagli animali anche per la caccia.

L’ultima cosa che rimaneva da capire era forse anche la più interessante: come cacchio fanno queste bestie a produrre i suoni. E qui signori lasciatemi citare un pezzo dell’articolo originale:

To further prove functionality, we also tried to disrupt the bats’ ability to echolocate by playing loud white noise when they were performing the discrimination task. However, the bats refused to fly under these conditions.

Plugging the ears of our bats proved very difficult.

Visto che I tempi di Spallanzani sono oramai lontani, Boonman, Bumrungsri e Yovel hanno pimpato i pipistrelli in diversi modi reversibili, stando attenti a non stressarli troppo. Analizzando successivamente i video del loro volo si sono accorti che, durante la produzione dei suoni, la bocca dei pipistrelli rimaneva chiusa. Questo ha eliminato il modo tradizionale con cui i pipistrelli ecolocalizzano, cioè con versi prodotti della laringe. Ma è stato solo quando i ricercatori hanno utilizzato del nastro adesivo per bloccare, di volta in volta, parti diverse del corpo degli animali che la risposta si è materializzata.

Le ali.

Una striscia si nastro adesivo applicata su di un ala era sufficiente per appesantirla rispetto all’altra. Incapaci di battere le ali in maniera sincronizzata, le volpi volanti smettevano completamente di produrre suoni. Gli autori non hanno idea del modo in cui questi suoni vengono creati, se battendo le ali tra di loro o dallo spostamento delle ossa al loro interno dovuto al movimento. Ma una cosa è chiara: anche le volpi volanti ecolocalizzano, magari non bene come i loro parenti più piccoli e per altri motivi, ma lo fanno.

Questa storia ci lascia con diverse morali, lascio a voi decidere la più importante.

1) Il fatto che ci piaccia categorizzare le cose non le rende realmente categorizzabili in maniera facile. I pipistrelli ecolocalizzano in numerosi modi diversi, STACCE comunità scientifica.

2) Non è che perché una ricerca è stata fatto 25 anni fa e da uno che condivideva solo il cognome con Stephen Jay allora è inutile.

3) Dare retta agli sconosciuti sugli autobus può farvi pubblicare su Current Biology.

FONTI
Boonman A, Bumrungsri S, & Yovel Y (2014). Nonecholocating Fruit Bats Produce Biosonar Clicks with Their Wings. Current biology : CB PMID: 25484290

Fenton, M. B. (2013). Questions, ideas and tools: lessons from bat echolocation. Animal Behaviour, 85(5), 869-879.

Un Commento

  1. nicholaswolfwood

    L’ecolocalizzazione fa parte delle abilità che per me sono miracolose, a un certo punto un gene ha detto a un altro: “Quanto sarebbe figo se fossimo in grado di produrre suoni e poi usarli per modellizzare un’ambiente che manco con Rinoceros?” “Figo! Facciamolo!”.
    Però noi abbiamo evoluto il linguaggio quindi direi che l’ecolocalizzazione è pure più semplice.

    PS ebola-related bats consiglio questo bellissimo post: http://goo.gl/ZiNUkN

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