Microrganismi dalle ciglia rotanti - Il vasto mondo dei Rotiferi

Ogni qual volta facciamo menzione del regno animale e della sua conseguente biodiversità, gli esempi di organismi che istintivamente ci balzano alla mente sono piuttosto scarsi e limitati rispetto alla vera entità delle specie che, di fatto, lo popolano.

I rappresentati che ci saltano più facilmente alla mente, infatti, costituiscono i cosiddetti "vertebrati", ovvero gli organismi tanto marini, quanto terrestri, più o meno complessi in morfologia ed etologia, dotati di scheletro (come noi), capace di assolvere a diverse funzioni vitali fondamentali, fra cui sostegno, protezione e movimento.

Nonostante, appunto, questa nostra limitatezza di vedute, sono moltissimi altri gli organismi che rientrano all'interno del regno Animalia, alcuni all'apparenza quasi alieni, nonché microscopici (motivo per cui, molto spesso, vengono ampiamente trascurati).

Di esempi concreti potremmo citarne una marea, tuttavia, in questa occasione, volevo presentarvene uno in particolare, ovvero i cosiddetti "Rotiferi", comunemente noti in inglese come "wheel animals": un gruppo di animali acquatici tutt'altro che ordinario!

Una panoramica sui Rotiferi

Fig. 1.1

Fra gli aspetti più peculiari di questi organismi, che, per amor del vero, risultano tutto meno che marginali all'interno di interi sistemi e catene alimentari, visto che possono vantare circa 2000 specie ascritte, nonché costituenti una parte importante delle comunità di zooplancton, troviamo, ovviamente, proprio l'aspetto morfologico, dunque il come si presentano ad occhio nudo, anche se scovarli senza l'ausilio di microscopi o strumentazioni adeguate può risultare una impresa non indifferente.

Sebbene, a primo sguardo, possano apparire piuttosto simili tanto agli anellidi, quanto ai tardigradi, altro gruppo di animali microscopici estremamente peculiari per la loro capacità di resistere a condizioni ambientali estreme, in realtà questi fanno parte di tre Phylum differenti: Tardigrada (nel caso dei tardigradi) e Rotifera (nel caso dei rotiferi) e Anellida (nel caso degli anellidi).

Fig. 1.2

Per quanto riguarda la storia della loro scoperta, una prima descrizione della loro morfologia la si deve ad un certo John Harris, famoso e importante scienziato nonché sacerdote inglese, vissuto intorno al '600 - '700.

A proseguire l'approfondimento e la scoperta di questi organismi, che al tempo venivano spesso chiamati "animalcoli" troviamo un altro esponente importantissimo, ovvero Antoni van Leeuwenhoek, considerato come il padre della microbiologia, grazie ai suoi contributi nella scoperta di organismi unicellulari mediante l'impiego di microscopi ancora rudimentali.

Fig. 1.3

Nonostante furono diversi gli scienziati e ricercatori che contribuirono alla scoperta dei Rotiferi, il loro nome odierno venne tuttavia conferito da un certo Cuvier nel 1798, anche in questo caso, un peso massimo delle scienze naturali.

All'interno del vasto mondo dei rotiferi, sono presenti essenzialmente 3 classi differenti, fra cui Seisonoidea, Monogononta e la più importante e famosa di tutte, ovvero Bdelloidea.

Questi ultimi, il cui nome è un rimando alla parola greca "bdella", ovvero "sanguisuga", viste alcune caratteristiche morfologiche analoghe, sono suddivisi a loro volta in numerose sottosezioni, fra ordini, famiglie e generi, finendo così per contare più di 300 specie ascritte.

Fig. 1.4

Fig. 1.1: Esemplare di Philodina rugosa - Crediti: Don Loarie (CC BY 4.0).

Fig. 1.2: (Sinistra): Ritratto di John Harris - Crediti: Engraver George Vertue.

(Destra): Ritratto di Antoni van Leeuwenhoek - Crediti: Jan Verkoije.

Fig. 1.3: Diversi esemplari di rotiferi immortalati grazie a micrografie elettroniche a scansione. Oltre agli esemplari integri si possono notare anche degli zoom specifici delle loro mascelle - Crediti: Diego Fontaneto - Who Needs Sex (or Males) Anyway? Gross, L. PLoS Biology Vol. 5, No. 4, e99 (CC BY 2.5).

Fig. 1.4: (Sinistra): Esemplare di Rotifero - Crediti: Frank Fox (CC BY-SA 3.0 de)

(Destra): Esemplare di Brachionus quadridentatus, appartenente ai Monogononta - Crediti: Frank Fox (CC BY-SA 3.0 de).

Caratteristiche morfologiche

Fig. 1.5

Partendo proprio dalle loro dimensioni, queste possono essere piuttosto variabili, visto che determinate specie si aggirano intorno a 0,1 fino a 0,5 millimetri, dunque piuttosto piccole, altre invece sono ben più grandi, con dimensioni attorno ai 2 millimetri.

Diffusi in prevalenza in ambienti di acqua dolce, anche se in alcuni casi anche quelle salate possono essere un ambiente fertile per il loro sviluppo, il loro corpo può assumere innumerevoli forme differenti: più o meno allungate, più o meno tondeggianti, o ancora con forme irregolari, tuttavia la struttura più nota e diffusa è piuttosto simile a quella di un verme, dotata di simmetria bilaterale.

Partendo dalla parte anteriore, che è per altro quella più particolare, nonché quella che da proprio il nome a questi organismi, troviamo la testa, dotata di una bocca centrale attorniata da due strutture circolari, dette corona, sulle quali sono disposte, una dietro all'altra, delle ciglia rotanti (ecco dunque da dove viene il nome) il cui movimento, che ricorda quello di una sega circolare, consente un continuo ingresso di acqua nell'organismo, nel quale sono presenti in sospensione anche particelle nutritive.

Di seguito troviamo il cosiddetto mastax, ovvero una parte importante per il processo di alimentazione, tratto distintivo di questi organismi per essere in continua contrazione e distensione durante l'alimentazione (tramite l'osservazione al microscopio è proprio possibile vedere questo fenomeno).

Fig. 1.6

Il tratto digestivo, di seguito, si differenzia in stomaco, intestino e per ultimo, ma non per importanza, l'ano, con il quale vengono espulse le sostanze di scarto.

La parte terminale dell'intero organismo, invece, prende il nome di "piede", alla cui estremità è possibile trovare due piccole estroflessioni, chiamate "dita", particolarmente utili per l'ancoraggio.

Per potersi spostare all'interno degli ambienti in cui vivono, i rotiferi alternano ritmicamente fasi di contrazione e di distensione del loro corpo (così come si può ben vedere dalla gif allegata).

Fig. 1.7

Fig. 1.5: Rappresentazione schematica della morfologia e anatomia di un rotifero bdelloideo - Crediti: CNX OpenStax (CC BY 2.5).

Fig. 1.6: Video che mostra le dinamiche di movimento di un rotifero - Crediti: Ra'ike (CC BY 2.5).

Fig. 1.7: Video che mostra un rotifero mentre si nutre: risulta evidente il movimento circolare delle ciglia nella corona, nonché della continua contrazione del mastax - Crediti: Andrei Savitsky (CC BY 4.0) Wikipedia Commons.

Comportamento, sesso e sopravvivenza

Ad essere piuttosto curiosa non è soltanto la morfologia, bensì anche l'etologia!

A seconda della specie di riferimento, i rotiferi possono presentare, in genere, due stili di vita: o ancorati ad un substrato, dunque incapaci di muoversi (sessili), oppure liberi, nuotando liberamente.

Nonostante questa suddivisione in due grandi gruppi, esiste in realtà un'altra categoria di rotiferi, probabilmente ancor più curiosi: delle 2000 specie circa che popolano questo phylum, ve ne sono circa 25 che vivono formando delle colonie più o meno grandi.

Fra i generi più noti che presentano uno stile di vita coloniale possiamo citare Conochilus e Sinantherina.

Analogamente a microrganismi simili, come i tardigradi, anche i rotiferi possiedono una elevata resistenza a condizioni ambientali estremamente avverse, come radiazioni o pressioni elevate, nonché climi e ambienti rigidi, tipicamente freddi, tanto che alcuni ricercatori effettuarono pochi anni fa una scoperta piuttosto affascinante in merito (ne parliamo nel capitolo subito successivo a questo).

Fig. 1.8

Fig. 1.9

Per quanto concerne l'aspetto riproduttivo, invece, sebbene esista la differenziazione maschio-femmina anche in questi organismi, con un conseguente dimorfismo sessuale (le femmine sono più grandi dei maschi, questi ultimi diffusi in numero minore), la maggior parte delle volte viene messa in atto la partenogenesi, dunque la riproduzione senza necessità di incontro fra il gamete maschile e femminile.

Queste abitudini riproduttive, tuttavia, non valgono per una classe specifica di rotiferi, ovvero i Bdelloidei, in quanto, in base a ciò che si conosce, non svolgono la riproduzione sessuata, bensì soltanto quella asessuata.

Fig. 1.8: (Sinistra): Rotiferi coloniali appartenenti al genere Conochilius - Crediti: Maurice J Fox (MauriceJFox3) wikimedia;

(destra): Rotiferi coloniali appartenenti alla specie Sinantheria socialis immortalati in un lago nella Germania del Nord - Crediti: Chris Krambeck (CC BY-SA 3.0).

Fig. 1.9: Esemplare di Rotifero bdelloideo appartenente alla specie Habrotrocha rosa - Crediti: Rkitko (CC BY-SA 3.0).

Segnali dal profondo

Come ben sapete, ogni qual volta si tratti come argomento principale specie animali o vegetali odierne, qualora risulti possibile, trovo estremamente interessante riuscire a scovare eventuali testimonianze del passato geologico degli organismi in questione.

Risulta dunque lecito domandarsi: esistono testimonianze fossili dei rotiferi?

Fig. 1.10

Innanzitutto bisogna ricordarsi che i rotiferi, ma anche altri organismi ad essi analoghi, presentano dimensioni molto ridotte, nell'ordine al massimo di pochi millimetri, dunque riuscire a scovarli in mezzo ad un mare di pietra e roccia di certo non è un gioco da ragazzi.

Come del resto è successo anche per i tardigradi, ad esempio nel caso specifico di Paradoryphoribius chronocaribbeus (argomento già trattato in questo progetto), è più probabile scovare certi organismi all'interno dell'ambra, piuttosto che nella pietra.

Analogamente ai fossili di altri organismi viventi, fra cui proprio i vertebrati (come noi), le parti che statisticamente parlando sono più probabili che si conservino sono quelle dure, come le ossa; nel caso dei Rotiferi, invece, le parti che è più probabile che si conservino sono invece le mascelle, seppur in maniera limitata.

Fig. 1.11

Fra i resti più antichi mai rinvenuti fino ad ora di un rappresentante del phylum Rotifera è datato ancora al lontano Permiano, scovato nella valle di Chamba, presso Himachal Pradesh, ovvero uno stato nel nord dell'India, appartenente al genere Rotaria, tuttavia non vi è soltanto questo come esempio, un altro è quello rinvenuto nella Repubblica Dominicana (America Centrale), all'interno delle pregiatissime e preziosissime ambre, in cui si sono scovati proprio alcuni resti di rotiferi uguali a quelli del genere Habrotrocha (appartenenti ai Bdelloidei), datati intorno all'Eocene-Oligocene.

Per scoprire resti di questi organismi, tuttavia, non è necessario per forza spingersi troppo in là con le datazioni: un articolo del 1988 affermava infatti che dei ricercatori sono riusciti a trovare tracce proprio di rotiferi bdelloidei all'interno di due torbiere presenti in Nord America, in Canada, più in particolare in Ontario, datate all'Olocene (epoca duratura tutt'oggi), appartenenti alla specie Habrotrocha angusticollus.

Fig. 1.12

Una scoperta effettuata non molti anni fa, nel 2021, porta alla luce un altro tassello

interessante sul loro passato, nonché sulla loro capacità di sopravvivenza: all'interno del permafrost situato a nord-est della Siberia, area geograficamente isolata e remota della Russia, in particolar modo nel tratto centrale del fiume Alazeya, sono stati rinvenuti resti congelati di rotiferi bdelloidei datati a ben 24.000 anni fa circa (Pleistocene 2,58 milioni di anni fa - 11,700 anni fa) ad una profondità di circa 3,5 metri.

Identificato come appartenenti al genere Adineta, a seguito di alcuni test in laboratorio, i ricercatori sono riusciti con successo a rigenerarli, riuscendo persino a riprodursi per partenogenesi (visto che i bdelloidei non necessitano della riproduzione sessuata), sopravvivendo dunque ad una distanza di oltre 20.000 anni!

Fig. 1.10: Esemplare di rotifero appartenente ai Monogononta, membro della specie Brachionus quadridentatus - Crediti: Alexander Klepnev (CC BY 4.0).

Fig. 1.11: Localizzazione geografica dello stato indiano di Himachal Pradesh - Crediti: TUBS (CC BY-SA 3.0).

Fig. 1.12: (Sopra): Localizzazione geografica della Sacha (Jacuzia) - Crediti: Seryo93 (CC BY-SA 4.0)

(Sotto): Localizzazione geografica del fiume Alazeya in Siberia - Crediti: Mohonu.

Crediti immagine di copertina:

sega circolare: Ben Franske (CC BY-SA 4.0) BG Removed.

(da in alto a sinistra in senso orario): Frank Fox (CC BY-SA 3.0 de); Luo Y et. al. (CC BY 3.0); Rkitko (CC BY-SA 3.0).

Fonti:

• Enciclopedia Britannica - Rotifer.

• Ricci, C., & Fontaneto, D. (2009). The importance of being a bdelloid: Ecological and evolutionary consequences of dormancy. Italian Journal of Zoology, 76(3), 240–249.

• Springer Nature Link - Waggoner, B.M., Poinar, G.O. Fossil habrotrochid rotifers in Dominican amber. Experientia 49, 354–357 (1993).

• Research Gate - Jha, Neerja, Kumar, Prabhat, Aggarwal, Neha, Bhattacharyya, D.D. and Pande, A.C., 2012. The Oldest Bdelloid Rotifera from Early Permian sediments of Chamba Valley: A New Discovery, International Journal of Geology, Earth and Environmental Science, 1(1): 23-29.

• Springer Nature Link - Warner, B.G., Chengalath, R. Fossile dell'Olocene Habrotrocha angusticollis (Bdelloidea: Rotifera) in Nord America. J Paleolimnol 1, 141–147 (1988).

• A living bdelloid rotifer from 24,000-year-old Arctic permafrost

  Shmakova, Lyubov et al. Current Biology, Volume 31, Issue 11, R712 - R713.