gamberetto mantide
Il gamberetto mantide G. falcatus sviluppa le sue appendici già nei primi stadi larvali e possiede un meccanismo LaMSA completamente funzionante dal quarto stadio larvale. Durante la fase 4 (asterisco), le larve iniziano a nutrirsi ed entrano nella zona pelagica e passano anche morfologicamente all'utilizzo di un meccanismo LaMSA. Il tempo trascorso rappresenta il numero di giorni dalla schiusa (giorno 0) alla fine del nostro studio (giorno 28). La lunghezza del corpo è stata misurata dalla punta anteriore dello scudo all'estremità posteriore del telson sulla linea mediana. Ph. Credit: Jacob S. Harrison, Megan L. Porter, Matthew J. McHenry, H. Eve Robinson, SN Patek - Journal of Experimental Biology

I gamberi mantide devono il loro nome alla loro particolare appendice in grado di colpire l’acqua con forza esplosiva, come una sorta di fucile caricato a molla. Questa appendice, chiamata di tipo raprotiale, sembra che sia in grado di svilupparsi ed essere funzionante già durante lo stadio larvale, dopo solo 9 giorni dalla schiusa delle uova.

 

Il nuovo studio sulle larve di gamberi mantide

Questo è ciò che emerge da un nuovo studio condotto sui gamberi mantide filippini (Gonodactylaceus falcatus), raccolti ad Oahu, nelle Hawaii. Per condurre questa ricerca un team di scienziati ha allevato alcune uova di questi gamberetti, monitorando costantemente il loro sviluppo larvale nel tempo e in particolare osservando la loro caratteristica appendice raptoriale al microscopio.

Il funzionamento dell’appendice raptoriale, ricorda quello di un arco e una freccia, in quanto la punta dell’appendice viene tirata indietro, “incoccata” contro un meccanismo a molla e quindi rilasciata in un improvviso rilascio di energia elastica, come spiega Jacob Harrison, studente laureato nel programma di biologia alla Duke University e autore principale dell’articolo.

Harrison ha dichiarato che il motivo per cui lui ed il suo team hanno intrapreso questo studio è che “anche se abbiamo una comprensione abbastanza buona di come questo arto funziona negli adulti, non avevamo davvero una solida comprensione di come si sviluppa“.

 

Lo studio dello stadio larvale in tutte le sue fasi di sviluppo

Grazie a questo nuovo studio invece, le cui osservazioni sono state facilitate anche dal guscio trasparente degli stadi larvali, che ha permesso di osservare nel dettaglio l’appendice, abbiamo ora una chiara comprensione dello sviluppo larvale di questa straordinaria arma dei gamberi mantide.

Studi passati sullo stesso argomento suggerivano che gli stadi larvali di gamberi mantide potessero lanciare pugni ancora più veloci rispetto agli adulti, e che questi meccanismi caricati a molla dovrebbero generalmente diventare meno efficienti su scale più grandi, e quindi, gli apparati più piccoli e con meno massa dovrebbero generare una maggiore accelerazione quando vengono rilasciate, producendo quindi un “pugno” più veloce.

Harrison e il suo team volevano dunque capire se questi modelli, risultati validi tra specie di diverse dimensioni di gamberi, potevano adattarsi anche agli stadi larvali che, ovviamente, sono più piccoli degli adulti della loro specie.

 

I primi movimenti del gambero mantide avvengono già a 9 giorni di vita

Il team ha si è dunque messo a lavoro cercando i minuscoli gamberi trasparenti alle Hawaii nel cuore della notte. Le piccole larve catturate avevano appena intrapreso la loro vita pelagica e dovevano dunque avere almeno dai 9 ai 14 giorni al momento della cattura. Ma Harrison ed il suo team avevano bisogno anche di individui più giovani, così hanno raccolto anche alcune uova da una femmina di G. falcatus del Wailupe Beach Park. Le uova si sono schiuse durante il trasporto verso la Duke University, ma il team è comunque riuscito ad allevare e studiare i gracili gamberetti mantide per 28 giorni nel loro laboratorio.

Durante questo periodo il team ha osservato attentamente come le larve si sono sviluppate nel tempo. Le larve di G. falcatus attraversano sei stadi larvali prima di raggiungere l’età adulta, ciascuno contrassegnato dalla muta dell’esoscheletro.

Osservando lo sviluppo delle larve, Harrison ed il suo team hanno scoperto che a partire dalla quarta fase, ovvero intorno ai 9-14 giorni di vita, “le larve hanno iniziato a colpire e ‘agitare’ le loro appendici raptoriali mentre nuotavano nell’acqua”. A questo punto infatti, le appendici raptoriali si erano completamente formate e somigliavano molto a quelle di un adulto, in termini di struttura.

Il team ha girato un video ad alta velocità e ad alta risoluzione dei movimenti dello stadio larvale più avanzato che avevano raccolto dall’oceano, per osservare come scagliano le loro appendici nell’acqua. Il filmato ha consentito al team non solo di esaminare la velocità e la meccanica di ogni “pugno”, ma anche di osservare gli elementi del meccanismo a molla che scorrevano avanti e indietro sotto l’esoscheletro trasparente.

“Quello che abbiamo scoperto è che potevano produrre accelerazioni e velocità molto elevate rispetto alle loro dimensioni corporee. Più o meno alla pari con molte specie adulte”, ha detto Harrison.

 

I piccoli sono veloci per la loro corporatura, ma comunque più lenti degli adulti

Tuttavia, in termini di velocità complessiva, i movimenti delle larve sono risultati essere più lenti di quelli degli adulti. Questa differenza di velocità può essere correlata ai materiali che effettivamente compongono il meccanismo a molla, limitando la quantità di energia elastica che le larve possono dispiegare.

Inoltre il team ha osservato il movimento delle larve solo in risposta ad un unico tipo di stimolo, ma sappiamo che i gamberi mantide sono in grado di regolare la forza del loro “pugno” a seconda dello scopo del colpo.

Harrison ed il suo team hanno quindi in programma di sondare in futuro quali possano essere i fattori che limitano la velocità di attacco nelle larve di gamberi mantide, e quando i giovani gamberetti superano questi limiti nel corso dello sviluppo.

Ph. Credit: Jacob S. Harrison, Megan L. Porter, Matthew J. McHenry, H. Eve Robinson, SN Patek – Journal of Experimental Biology