Uno studio svela come fanno gli animali a sviluppare disegni così precisi sul corpo

Molti animali possiedono meravigliosi disegni a strisce o a macchie. Dalle zebre alle tigri, passando per le macchie dei leopardi fino ad arrivare ai meravigliosi e colorati disegni geometrici di alcuni pesci. Eppure, nonostante da sempre biologi e naturalisti si interroghino sulle origini e le possibili funzioni di questi pattern resta ancora molto da capire, per esempio come vengono sfruttati dagli animali e soprattutto quali sono i meccanismi biologici, chimici e fisici che aiutano a tracciare e a delineare questi disegni.

Ma nuovo studio, recentemente pubblicato sulla rivista Science Advances, propone ora un inedito modello di sviluppo dei disegni sulla pelle o la pelliccia degli animali che si basa, inaspettatamente, sullo stesso processo fisico che aiuta a rimuovere lo sporco dal bucato. Gli scienziati hanno già dimostrato da temo che molti animali hanno evoluto strisce, macchie e disegni per camuffarsi con l'ambiente o per far colpo su un potenziale partner.

Ma sebbene i geni codifichino la maggior parte delle informazioni sui disegni o sul colore di pelle e mantelli, da sola la genetica non riesce a spiegare per esempio dove e come esattamente si svilupperanno le macchie o le strisce. Nel 1952, però, prima ancora che i biologi scoprissero la struttura a doppia elica del DNA, Alan Turing, il matematico che ha praticamente inventato il computer e l'informatica moderna, propose già una sua teoria su come gli animali sviluppano questi pattern.

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Turing ipotizzò che man mano che i tessuti si sviluppano producono anche alcuni agenti chimici. Questi agenti si diffondono attraverso i tessuti seguendo un processo simile a quello che avviene quando per esempio si aggiunge del latte al caffè. Alcuni di questi agenti reagiscono poi tra loro formando macchie o disegni, mentre altri inibiscono invece questo processo formano lo spazio vuoto che determina il pattern finale.

La teoria di Turing sosteneva quindi che invece di complessi processi genetici fosse questo semplice modello di reazione-diffusione a spiegare le basi della formazione dei disegni degli animali. Tuttavia, da sola questa ipotesi non può però spiegare tutto, come per esempio la creazione di contorni estremamente precisi, dunque gli autori dello studio, gli ingegneri della University of Colorado Boulder, hanno pensato anche a un fenomeno chiamato diffusioforesi.

Si tratta di un meccanismo secondo il quale le molecole si muovono in risposta ad alcuni cambiamenti chimico-fisici, come per esempio la concentrazione, ed ha a che fare anche con il nostro bucato. I vestiti imbevuti di detersivo, infatti, vengono risciacquati nell'acqua pulita invece che in quella già insaponata poiché, in questo modo, il sapone si muove più velocemente dai tessuti verso l'acqua, dove è presente un concentrazione inferiore, portandosi dietro così anche lo sporco.

Il movimento delle molecole durante la diffusioforesi, come hanno dimostrato alcune simulazioni, segue quindi sempre una traiettoria precisa e dà origine a schemi dai contorni netti. Per verificare quindi questa teoria, i ricercatori guidati da Benjamin Alessio, hanno simulato al computer questo meccanismo, cercando di ottenere il tipico disegno a esagoni della pelle dei maschi di Aracana ornata, un pesce scatola originario dell'Australia meridionale.

Testando solamente la teoria e il modello proposto da Turing, la simulazione ha prodotto però macchie poco nette e definite, ma quando è stata introdotta anche la diffusioforesi il risultato finale si è rivelato davvero molto preciso e simile ai disegni esagonali del pesce scatola. Secondo gli autori dello studio, il meccanismo prevede quindi che, quando le sostanze chimiche si diffondono nei tessuti degli animali, come descritto da Turing, trascinano con sé anche le cellule che contengono i pigmenti colorati, proprio come accade con il sapone e le macchie di sporco del bucato per via della differenza di concentrazione.

Questo stesso fenomeno spiega, inoltre, anche la disposizione dei follicoli piliferi e le creste nel palato dei mammiferi. Gli autori, inoltre, sperano che grazie al loro studio e alle ulteriori ricerche già in corso, si possa comprendere sempre più nel dettaglio come e attraverso quali modelli si sviluppano pattern, disegni, macchie e strisce, ispirando magari anche lo sviluppo di materiali innovativi o persino medicinali.