Il macabro rituale di accoppiamento al chiaro di luna dei vermi

Platynereis dumerilii (in foto sopra) è una specie di verme marino della classe dei Polychaeta (policheti). Trovato per la prima volta a Napoli, si caratterizza tra le altre cose per il suo particolare rituale di accoppiamento.

Immaginate la scena: Golfo di Napoli, in una placida notte estiva illuminata dalla luna calante. All’improvviso, un’orda di vermi affiora all’unisono in superficie dal fondale marino, nel mentre di una raccapricciante metamorfosi sessuale: il sistema digestivo rinsecchisce, i muscoli natatori si sviluppano, il corpo si riempie di uova o sperma.

A questo punto le creature, lunghe quanto un dito, iniziano a muoversi in circolo, in una frenetica danza nuziale al chiaro di luna, che dura alcune ore prima della tragica fine: dopo aver rilasciato in acqua i rispettivi “bagagli” sessuali, i vermi muoiono tutti.

C’è un’altra particolarità: i P. dumerilii hanno una sola possibilità di riprodursi durante la loro vita; di conseguenza, è di fondamentale importanza sincronizzare il momento in cui emergere in superficie per farlo.

Come ci riescono? Osservando le fasi lunari, ovviamente (?).

Orologi lunari e criptocromi

Numerosi organismi, soprattutto acquatici, basano la loro attività riproduttiva sul “calendario lunare” (29,5 giorni, da una luna nuova all’altra, passando per quella piena): parliamo di coralli, mitili, vermi marini e persino alcuni pesci.

Ora, per fare ciò, è necessario in qualche modo riuscire a distinguere non solo la luce lunare da quella solare (che essenzialmente è dello stesso tipo, sebbene molto più intensa), ma anche quella di una luna nuova da quella di una luna piena.

Come funzioni precisamente questo processo è ancora avvolto nel mistero, ma di recente alcuni scienziati hanno iniziato a pensare che forse c’entrino delle proteine chiamate criptocromi.

In molti animali, esseri umani compresi, esistono sofisticati meccanismi biologici detti orologi circadiani, che sincronizzano il ritmo corporeo coi “battiti” del Sole e della Luna. Ingranaggi fondamentali di tali orologi sono i suddetti criptocromi, responsabili della percezione della luce, direttamente o in combinazione con altre proteine.

Un primo indizio riguardo l’implicazione dei criptocromi nel funzionamento dell’”orologio lunare” è stato trovato nel 2007, quando si è scoperto che il corallo Acropora millepora esprime il criptocromo cry2 in maniera più attiva in presenza di luna piena.

Ciò ha incuriosito in particolare la biochimica Eva Wolf della Johannes Gutenberg University in Mainz (Germania), che qualche anno dopo ha iniziato un lungo percorso di ricerca, che nel 2023 l’ha finalmente portata a fare luce (lunare) sul mistero.

Il misterioso L-Cry

Innanzitutto, Wolf ha unito le forze con la cronobiologa Kristin Tessmar-Raible, di stanza presso i Max Perutz Labs dell’Università di Vienna, per effettuare esperimenti in laboratorio sui P. dumerilii, come racconta Elise Cutts su Quanta Magazine.

Il gruppo di Wolf e Tessmar-Raible ha raccolto i frutti del duro lavoro all’inizio del 2022, con la scoperta che un criptocromo sensibile alla luce, chiamato L-Cry, svolge un ruolo fondamentale nel distinguere il buio dalla luce del sole e quest’ultima da quella della luna (qui lo studio).

Ma non era ancora ben chiaro come funzionasse tale proteina a livello biochimico, così Wolf chiese aiuto a un altro esperto del settore: Elmar Behrmann, col suo rinomato laboratorio di biochimica strutturale presso l’università di Colonia.

Purtroppo, dopo un anno e mezzo di esperimenti, i risultati erano ancora scarsi: gli esemplari di L-Cry inviati da Wolf e analizzati al microscopio crioelettronico da Behrmann si mostravano pressoché insensibili ai cambiamenti di luce.

A volte, si sa, basta una piccola modifica per ribaltare la situazione: il gruppo di Behrmann si adoperò per rendere il laboratorio completamente buio, coprendo meticolosamente con nastro di silicone nero ogni fessura e LED, e alla fine i risultati arrivarono, eccome.

Sincronizzazione lunare svelata

I ricercatori scoprirono, infatti, che nell’oscurità gli L-Cry dei P. dumerilii si accoppiano in strutture chimiche dette dimeri; quando poi questi ultimi vengono colpiti da intensa luce solare (come quella del mezzogiorno), si separano nuovamente in due monomeri (il che, per inciso, è l’opposto di ciò che capita ai criptocromi delle piante).

Ciò consentì indirettamente di capire come fanno i nostri vermi a distinguere la luce del sole, in particolare quella debole dell’alba o del crepuscolo, da quella della luna: la forma “lunare” della proteina L-Cry può infatti essere ottenuta solo a partire dal dimero, cioè solo da una situazione di oscurità.

Sebbene gli studi di Wolf e colleghe/i (qui l’ultimo, pubblicato su Nature Communications) si siano concentrati solo su una singola proteina in un singolo animale, c’è motivo di credere che il suddetto meccanismo di “sincronizzazione lunare” riguardi anche altri tipi di criptocromi.

D’altronde anche altri animali, esseri umani compresi, hanno un ciclo riproduttivo mensile, per quanto non necessariamente legato alle fasi lunari; è quindi possibile che in futuro si scopra che l’orologio lunare non è usato dalla natura solo per scandire la tragica danza al chiaro di luna dei P. dumerilii.

(Originariamente pubblicato su Storie Semplici. Il titolo dell’autore potrebbe essere modificato dalla redazione)