I pipistrelli hanno muscoli super veloci? Certo!
L'ecolocalizzazione è uno dei più importanti strumenti per un pipistrello, che lo aiuta a orientarsi e a cacciare le prede. Le onde sonore che rimbalzano dagli oggetti permettono ai pipistrelli di generare una precisa rappresentazione del loro ambiente in totale assenza di luce. Un team di scienziati danesi e statunitensi ha gettato nuova luce sul perché il pipistrello possiede questa capacità. Presentando la loro ricerca nella rivista Science, essi hanno identificato come dei muscoli "super veloci" siano la chiave di questa abilità. Ricercatori presso l'Università della Danimarca meridionale e la University of Pennsylvania negli Stati Uniti hanno mostrato come questi muscoli super veloci si possono contrarre circa 100 volte più velocemente rispetto ai tipici muscoli del corpo. Questi muscoli sono anche 20 volte più veloci rispetto ai più veloci muscoli del corpo umano, ovvero quelli che controllano i movimenti dell'occhio. "I muscoli super veloci erano in precedenza conosciuti solo per gli organi che producono il suono nei serpenti a sonagli, negli uccelli e in alcuni pesci," spiega il professor Coen Elemans dell'Università della Danimarca meridionale, il principale autore dello studio. "Ora li abbiamo scoperti per la prima volta nei mammiferi, e ciò indica che questi muscoli, una volta ritenuti straordinari, sono più comuni di quanto si riteneva in precedenza." Secondo i ricercatori, la ecolocalizzazione è diversa dalla visione poiché essa fornisce ai pipistrelli solo una foto istantanea del loro ambiente con ogni suono ed eco, mentre la visione è invece un flusso relativamente continuo di informazioni riguardanti il mondo. La ecolocalizzazione costringe i pipistrelli a produrre rapide successioni di suoni. Mentre sono a caccia per trovare una preda, i pipistrelli devono ottenere rapidi aggiornamenti sulle posizioni delle loro vittime, e questo è difficile poiché gli insetti che volano si spostano in varie direzioni. Quando giunge il momento decisivo, i pipistrelli generano un ronzio finale, emettendo fino a 190 suoni al secondo. "I ricercatori che studiano i pipistrelli supponevano che i muscoli che controllano questo comportamento dovessero essere molto veloci, ma non si comprendeva quale fosse il loro funzionamento," spiega Andrew Mead, un dottorando del Dipartimento di biologia nella Penn's School of Arts and Science. "La ricerca sui muscoli super veloci è un mondo a parte rispetto a ciò che fanno. Questo studio rappresenta il punto di incontro di molti mondi diversi: il mondo dei muscoli, quello della bio-acustica e della ecolocalizzazione e quello del comportamento dei pipistrelli." Il team ha studiato le prestazioni dei muscoli vocali dei pipistrelli attaccandone uno tra un motore e un sensore di forza e stimolandolo poi elettricamente a contrarsi. Quando il motore era fermo, un singolo impulso elettrico permetteva ai ricercatori di calcolare il tempo impiegato dal muscolo del pipistrello per contrasi, o per contrarsi e rilassarsi. "La contrazione ci fornisce la percezione del tempo impiegato da una cellula muscolare per attraversare tutte le fasi, tutte le reazioni chimiche, necessarie a esercitare una forza e poi rilassarsi di nuovo," sottolinea Mead. "Più veloce è il muscolo e più breve è la contrazione. Questi muscoli possono eseguire tutti i movimenti in meno di un centesimo di secondo." Il team, tuttavia, ha modificato la lunghezza del muscolo mentre si contraeva allo scopo di determinare con quale intensità esso stava lavorando nel pipistrello. Il muscolo si allungava e si accorciava a un ritmo controllabile quando il motore era in funzione. Mentre il muscolo era allungato, i ricercatori lo hanno stimolato affinché si contraesse al fine di vedere se esso tirava il motore con maggiore intensità rispetto a quella con cui il motore tirava il muscolo. E per verificare se il muscolo era davvero del tipo super veloce, il team ha aumentato la velocità del motore fino a oltre 100 oscillazioni al secondo. "Si è sempre limitati dalla quantità di contrazioni che si possono fare in un dato periodo di tempo," dice Mead. "Se si continua ad aumentare la frequenza, contrazione dopo contrazione, si arriva al punto in cui le contrazioni iniziano ad accavallarsi le une alle altre e il muscolo non si ferma completamente. Noi abbiamo raggiunto la più elevata frequenza di ciclo alla quale ancora avevamo le prove che il muscolo si contraeva e si fermava." Dice il professor Elemans: "Noi abbiamo determinato la potenza che i muscoli possono sviluppare, in modo simile a come si misurano le prestazioni di un'automobile. Noi siamo rimasti sorpresi nel vedere che i pipistrelli possiedono muscoli del tipo super veloce e che possono dare energia a movimenti a una velocità di 190 contrazioni al secondo, ma anche del fatto che sono i muscoli che in realtà limitano il ritmo massimo di suoni durante il ronzio." Aggiunge Mead: "Lo si può pensare come il motore di un'automobile. Esso può essere regolato per essere efficiente o per essere più potente a seconda di cosa si desidera che esso faccia. Ciò che risulta è che i pipistrelli barattano molta della forza per essere in grado di ottenere queste rapide oscillazioni. In un certo senso è come un motore che è stato regolato per valori di giri al minuto estremamente alti."Per maggiori informazioni, visitare: Università della Danimarca meridionale: http://www.sdu.dk/?sc_lang=en Science: http://www.sciencemag.org/
Paesi
Danimarca, Stati Uniti