Come i bruchi si trasformano orribilmente in farfalle
La metamorfosi del bruco da un parassita a 12 zampe aggrappato a un albero nella maestosa farfalla volante è una metafora frequente delle trasformazioni totali. È davvero un meccanismo fantastico sviluppato dalla natura, eppure, mentre può sembrare fantastico dall’esterno, questa trasformazione sembra piuttosto raccapricciante nel profondo della crisalide. In breve, perché un bruco si trasformi in una farfalla, si digerisce utilizzando enzimi innescati da ormoni. Poi, le cellule dormienti (simili alle cellule staminali) crescono nelle parti del corpo della futura farfalla. Pensavate che la pubertà fosse cattiva? Aspetta di continuare a leggere.
Una dura trasformazione
La nostra storia inizia con un bruco affamato che era appena uscito da un uovo. Ben presto, il piccolo bruco (scientificamente noto come larva) si riempie di foglie, crescendo poco a poco. Quando hanno superato la loro pelle attuale, un ormone chiamato ecdysone viene rilasciato, istruendo la larva a fare la muta. Dopo aver fatto circa cinque volte la muta, la larva smette di nutrirsi, si appende a testa in giù a un ramoscello o a una foglia, e poi si trasforma in un bozzolo di seta o in una crisalide lucente. Questo processo è guidato dallo stesso ormone, l’ecdysone, ma questa volta funziona in combinazione con un altro ormone chiamato ormone giovanile. In realtà è la mancanza dell’ormone giovanile che innesca il meccanismo della metamorfosi.
L’ormone giovanile agisce per ritardare la metamorfosi durante tutto lo stadio di larva. Funziona bloccando i geni nei dischi immaginali – piccoli sacchetti di cellule a forma di disco che entrano in azione quando il bruco si avvolge nella crisalide, trasformandosi poi in un’antenna, un occhio, un’ala o un altro pezzo di farfalla. Come tale, l’ormone giovanile è essenziale per la sopravvivenza del bruco prima della metamorfosi. Vedete, una volta che la larva raggiunge la sua muta finale e inizia la sua metamorfosi, accadono cose strane al suo corpo. Le cellule dei muscoli, dell’intestino e delle ghiandole salivari della larva vengono digerite e fungono da pezzi di ricambio per la futura farfalla. Ogni cellula è programmata per autodistruggersi attraverso l’attivazione di enzimi chiamati caspasi.
Le caspasi lacerano le proteine della cellula, rilasciando materiale di base per la creazione della farfalla. Se non fosse stato per l’ormone giovanile, questo sarebbe potuto accadere in qualsiasi momento, uccidendo il bruco. Invece, la natura ha programmato l’ormone per abbassare i suoi livelli nel momento ideale per la metamorfosi. Con meno ormone giovanile in giro, invece di indurre una muta regolare, l’ecdisone ora spinge il bruco a impuparsi. Una volta che un bruco ha disintegrato tutti i suoi tessuti tranne i dischi immaginali, questi dischi usano il brodo ricco di proteine che li circonda per alimentare la rapida divisione cellulare necessaria per formare le ali, le antenne, le gambe, gli occhi, i genitali e tutte le altre caratteristiche di una farfalla o falena adulta. Il disco immaginale dell’ala di un moscerino della frutta, per esempio, potrebbe iniziare con solo 50 cellule e aumentare fino a più di 50.000 cellule alla fine della metamorfosi.
La metamorfosi non è solo una bella trasformazione fisica, comunque. È un’incredibile dimostrazione del meccanismo evolutivo all’opera. Farfalle e bruchi non hanno solo un aspetto diverso – si comportano anche in modo diverso. Una vive sugli alberi e l’altra vola. Soprattutto, una mangia le foglie e l’altra si nutre solo di nettare. C’è molto spazio per entrambi i tipi per coesistere nell’ecosistema, dato che non interferiscono con le riserve di cibo dell’altro. È geniale!
Dentro il bozzolo
Purtroppo, ci sono pochi filmati che mostrano la metamorfosi al lavoro. L’incredibile foto qui sopra è stata scattata da Michael Cook, che è riuscito a catturare questo Tussah silkmoth (Antheraea penyi) in una posizione rara – durante un tentativo fallito di girare il suo bozzolo. Si possono vedere le delicate, traslucide ali di giada, le antenne e le zampe di una pupa che non è ancora maturata in una falena adulta – uno sguardo a ciò che di solito rimane nascosto all’interno del bozzolo.
Per fortuna, viviamo nel 21° secolo. Usando la moderna tecnologia di imaging, come la TAC, possiamo sbirciare all’interno del bozzolo senza disturbare questo processo estremamente delicato. Il video qui sotto è stato girato da scienziati che lavorano al Museo di Storia Naturale di Londra.