Il reale valore dell’efficienza metabolica
Il tasso metabolico misura l’efficienza con cui un organismo converte cibo e ossigeno in energia. Essenzialmente, è il costo energetico per svolgere le funzioni di base ed è una caratteristica centrale che collega la fisiologia di un organismo con la sua ecologia e il suo ciclo vitale. Conoscere il tasso metabolico rispetto agli altri organismi di una popolazione ci aiuta a capire quali sono le conseguenze di tale variazione. Se avere un tasso metabolico più elevato sia vantaggioso o dannoso, ad esempio, e il ruolo svolto nell’equazione da contesti ambientali, sociali e di altro tipo. «Questo ci aiuta a capire perché persiste questa variazione, che altrimenti è molto sconcertante», spiega Neil Metcalfe(si apre in una nuova finestra), professore di Ecologia comportamentale all’Università di Glasgow. «Come può essere utile avere un “costo della vita” che magari è il doppio rispetto a quello di altri?». Nonostante questa importanza, gli studi empirici raramente misurano il tasso metabolico esatto degli organismi in natura [il tasso di produzione di adenosina trifosfato (ATP)]. Si tratta di un’operazione complessa che richiede apparecchiature costose. La maggior parte delle ricerche lo registra invece indirettamente attraverso il consumo di ossigeno di un animale, un indicatore utile ma potenzialmente impreciso. Nel progetto MitoWild, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca(si apre in una nuova finestra), Metcalfe e il suo team hanno perfezionato e sviluppato un approccio per misurare direttamente il tasso metabolico.
Misurare il metabolismo attraverso i mitocondri
Il team di MitoWild ha promosso l’idea di una misurazione più diretta e intuitiva dell’efficienza di utilizzo dell’ossigeno da parte dei mitocondri, le strutture all’interno delle cellule che producono ATP, utilizzando un calcolo diverso. Il metodo esprime l’efficienza metabolica in percentuale, in modo che teoricamente l’efficienza varia da 0 a 100 % (dove il 100 % indicherebbe che il 100 % dell’ossigeno consumato dai mitocondri viene utilizzato per produrre ATP senza alcuno spreco). «Sebbene questo valore del 100 % non sia mai raggiungibile, disporre di una scala delimitata da 0 e 100 è molto più facile da interpretare rispetto al precedente calcolo alternativo, in cui non c’era alcun limite al valore superiore», aggiunge Metcalfe. Il team ha testato il proprio metodo negli studi su varie specie di pesci d’acqua dolce, come trote di mare, salmoni, spinarelli e pesciolini, per stabilire come il tasso metabolico di un pesce incida potenzialmente sulla sua capacità di svolgere lavoro aerobico.
Nuovi dettagli sulla variazione metabolica
I principali risultati del progetto hanno dimostrato che l’efficienza della produzione di ATP da parte dei mitocondri nei muscoli o nel fegato predice le prestazioni in una serie di contesti. «Per esempio, i pesci con mitocondri più efficienti erano in grado di combattere meglio per il territorio, avevano maggiori probabilità di essere dominanti nelle competizioni, erano in grado di fornire maggiori cure alla prole e di ridurre al minimo il tempo dedicato al foraggiamento», osserva Metcalfe. Tuttavia, in altri contesti, la produzione di ATP non costituiva un fattore predittivo delle prestazioni. «Non ne capiamo ancora il motivo e, in generale, non è apparso un costo chiaro legato alla presenza di mitocondri più efficienti: in teoria dovrebbe causare un invecchiamento più rapido, ma non vi sono prove evidenti», aggiunge.
Ispirare la ricerca futura sull’efficienza mitocondriale
Il team del progetto si augura che il lavoro svolto possa ispirare altri ricercatori a esplorare l’efficienza mitocondriale in altri sistemi di studio, ad esempio in altre specie o contesti. «Ciò dimostrerà se questi risultati sono generalizzabili a tutto il regno animale», afferma Metcalfe.
