Animali piccoli e morbidi come i tardigradi raramente hanno le gambe e quasi mai si preoccupano di camminare. Ma un nuovo studio scopre che gli orsi d’acqua si spingono attraverso i sedimenti e il suolo su otto zampe tozze, in un modo simile a quello degli insetti 500.000 volte le loro dimensioni.
Paffuti e pesanti, i tardigradi si sono guadagnati il soprannome di “orsi d’acqua” quando gli scienziati hanno osservato per la prima volta le andature goffe e caratteristiche degli animali lunghi 0,02 pollici nel XVIII secolo. Il loro passo lento, tuttavia, solleva la questione del perché i tardigradi si siano evoluti per camminare.
Ad esempio, vermi rotondi di dimensioni e tipo di corpo simili si dimenano, strisciando le loro forme pastose su substrati imprevedibili. Eppure l’orso acquatico, un microanimale così distinto che gli scienziati sono stati costretti ad assegnarlo al proprio phylum (Tardigrada, Spallanzani 1777), usa otto zampe tozze per spingersi in modo improbabile attraverso i sedimenti marini e d’acqua dolce, attraverso le dune del deserto e sotto il suolo.
Ora, un nuovo studio in PNAS analizza le andature dei tardigradi e scopre che gli orsi acquatici camminano in un modo molto simile a quello degli insetti di dimensioni assai maggiori. La scoperta implica l’esistenza di un antenato comune o di un vantaggio evolutivo che spiega perché una delle creature più piccole e morbide si è evoluta per camminare proprio come insetti più grandi e dal corpo duro.
“I tardigradi hanno un modo robusto e chiaro di muoversi, non sono certo come animali goffi che inciampano nel deserto o nella lettiera”, dice Jasmine Nirody, una collega del Rockefeller’s Center for Studies in Physics and Biology. “Le somiglianze tra la loro strategia locomotiva e quella di insetti e artropodi molto più grandi aprono diverse domande evolutive molto interessanti”.
Tardigradi: corridori provetti
Nirody e colleghi hanno inizialmente determinato come camminano e corrono gli orsi acquatici. “Se osservi i tardigradi al microscopio ottico abbastanza a lungo, puoi catturare una vasta gamma di comportamenti”, afferma Nirody. “Non li abbiamo costretti a fare nulla. A volte erano davvero tranquilli e volevano solo passeggiare per il substrato. Altre volte, vedevano qualcosa che gli piaceva e correvano verso di esso”.
Nirody scoprì che, nel momento più piacevole, gli orsi acquatici si muovono per circa metà della lunghezza del corpo al secondo. A tutto gas, i loro passi lunghi li portavano a due lunghezze del corpo nello stesso lasso di tempo. Ma la sorpresa è arrivata quando ha osservato come i piedi di un orso acquatico toccano il suolo mentre prende slancio.
A differenza dei vertebrati, che hanno andature distinte per ogni velocità, immagina gli zoccoli di un cavallo mentre passa da una camminata a un galoppo, i tardigradi corrono più come insetti, corrono a velocità crescenti senza mai cambiare i loro schemi di passo di base.
“Quando i vertebrati passano dal camminare alla corsa, c’è una discontinuità”, dice Nirody. “Con gli artropodi, tutti i modelli di passo esistono lungo lo stesso continuum”.
Perché i tardigradi condividono una strategia locomotiva con insetti molto più grandi e dal corpo duro? Una possibile spiegazione è che i tardigradi, a lungo ritenuti adatti a nessuna tassonomia esistente, possono condividere antenati comuni, e persino un circuito neurale comune, con insetti come moscerini della frutta, formiche e altre creature che corrono segmentate.
In effetti, alcuni scienziati sostengono che classificare i tardigradi all’interno del proposto clade di panartropodi, un gruppo unico che assegnerebbe uno spazio comune sugli scaffali a insetti, crostacei, vermi di velluto e orsi d’acqua.
Un’altra possibilità è che non vi sia alcuna connessione ancestrale tra tardigradi e artropodi, ma che i gruppi di organismi non correlati siano arrivati indipendentemente alle stesse strategie di camminata e corsa perché erano evolutivamente vantaggiose. Forse il modo migliore per navigare su un terreno imprevedibile con un corpo microscopico è arrancare come un orso acquatico.
Nirody è ugualmente affascinato da entrambe le possibilità. “Se esiste un sistema neurale ancestrale che controlla tutto il cammino dei panartropodi, abbiamo molto da imparare”, dice. “D’altra parte, se artropodi e tardigradi convergessero su questa strategia in modo indipendente, allora c’è molto da dire su ciò che rende questa strategia così appetibile per le specie in ambienti diversi”.
Al di là delle implicazioni per la biologia evolutiva e lo studio della locomozione animale, i risultati potrebbero avere ramificazioni per i fiorenti campi della robotica morbida e su microscala. Studiando come i piccoli animali si sono evoluti per muoversi in ambienti difficili, gli scienziati potrebbero essere in grado di progettare robot in grado di infilarsi in modo più efficiente in piccoli spazi o operare su microscala.
“Non sappiamo molto di ciò che accade agli estremi della locomozione: come creare un piccolo deambulatore efficiente o come dovrebbero muoversi le cose dal corpo morbido”, afferma Nirody. “I tardigradi sono un importante oblò nella locomozione a corpo molle e su microscala”.