La bussola innata degli scarabei stercorari e i suoi indizi di navigazione
Lo scarabeo stercorario, che si nutre di letame animale, forma palline di sterco e le fa rotolare in linea retta per sfuggire ai suoi concorrenti nella zona del letamaio. In base a quanto scoperto, questo insetto si avvale di indizi di navigazione, come la posizione del Sole, della Luna e delle stelle, e li combina con altre indicazioni al fine di dirigere la propria rotta. «Gli scarabei stercorari rappresentano un meraviglioso strumento per comprendere la navigazione», afferma Marie Dacke, coordinatrice del progetto UltimateCOMPASS(si apre in una nuova finestra) e docente di Biologia sensoriale presso l’Università di Lund(si apre in una nuova finestra), in Svezia. «Essi sono dotati della capacità nascosta di navigare in una vasta gamma di ambienti e dispongono di un kit di strumenti molto più ampio di quanto ci aspettassimo per risolvere le sfide di navigazione che incontrano.» «Sono attivi a qualsiasi ora del giorno, ma non solo: abbiamo infatti scoperto che questi intelligenti coleotteri possono navigare anche di notte», spiega la professoressa. «Abbiamo rilevato che a tal fine utilizzano i modelli di polarizzazione intorno alla Luna e la debole luce della Via Lattea.»
Combinare diversi indizi di navigazione
«Abbiamo isolato questi indizi di navigazione, uno ad uno. All’inizio non comprendevamo come il coleottero li combinasse, oppure come si comportasse, ad esempio, nel caso in cui si trovi in una foresta dove il Sole risulta spesso non visibile.» Tuttavia, osserva Dacke, «i coleotteri cambiano completamente il modo di leggere l’ambiente a seconda delle indicazioni direzionali disponibili in un determinato momento». «Quando il sole non è affidabile, ricorrono al vento per navigare; inversamente, non utilizzano quest’ultimo perché è più difficile orientarsi basandosi su di esso in tal caso.»
Ricordare dove andare
Il team, composto da entomologi, neurologi, etologi, esperti di immaginografia che descrivono l’occhio degli insetti ed esperti di modellizzazione, ha analizzato i tempi durante i quali gli insetti ricordano dove andare. Un esperimento prevedeva che gli scarabei si muovessero per una breve distanza in modo da stabilire la loro direzione, per poi venire avvolti in plastica per periodi sempre più lunghi. Una volta scartati dalla plastica e liberati a cielo aperto, gli insetti continuavano ad orientarsi, il che ne ha rivelato la stabilità della memoria. Nell’ambito di un altro esperimento di laboratorio, gli scarabei sono stati collocati nel ghiaccio, che interrompe i processi neuronali. «Successivamente, dimenticano la strada da compiere in maniera più rapida», osserva Dacke. E aggiunge: «Grazie a questi e altri esperimenti, abbiamo potuto constatare che la memoria si riduce, ma la direzione viene ricordata più a lungo rispetto alla distanza.»
Monitorare il cervello degli insetti
Gli esperti elettrofisiologi del team hanno inserito piccoli elettrodi nei singoli neuroni del centro di navigazione del cervello degli insetti al fine di registrarne e misurarne l’attività neuronale. «Abbiamo seguito i diversi neuroni, svariate migliaia di essi, nella misura in cui possiamo monitorarli: abbiamo ricavato immagini del centro della bussola di questi animali, tracciando i singoli neuroni per comprendere le modalità con cui si connettono», spiega Dacke. «Tali reti [neurali] si modificano continuamente», spiega la docente, sottolineando che si adattano alle condizioni mutevoli combinando diversi indizi.
Modelli computazionali sul cervello degli insetti
L’équipe ha concepito modelli computazionali che combinano le informazioni sui neuroni dello scarabeo stercorario con quelle di altri insetti, le cui reti neurali sono state mappate da altri scienziati. «Il bello della navigazione è che i circuiti sono abbastanza simili tra le varie tipologie di insetti», osserva Dacke. Ciò è stato dedotto anche grazie ad altri progetti finanziati dall’UE sulle formiche, come EMERG-ANT, e sulle falene, soprattutto MagneticMoth. Essi dimostrano che la navigazione è importante per l’impollinazione degli insetti e per la biodiversità: gli animali che non riescono a navigare, infatti, non sono in grado di sopravvivere. Secondo Dacke, comprendere le modalità con cui le indicazioni si combinano potrebbe avere un’utilità più ampia, ad esempio nel campo della robotica o in quello delle auto senza conducente, dove è necessario mettere insieme enormi quantità di informazioni per orientarsi nella direzione giusta. Inoltre, ciò potrebbe aiutare a progettare sistemi di navigazione complessi che non possono essere interrotti, suggerisce l’esperta. «Il GPS è un sistema artificiale che può venire interrotto; i sistemi che si basano su input naturali, invece, continuerebbero a funzionare.» Il progetto UltimateCOMPASS è stato finanziato dal Consiglio europeo della ricerca(si apre in una nuova finestra).
