Nuova Guinea
La seconda isola più grande del mondo ha un’alta concentrazione di biodiversità, non ultima quella delle piante, la cui diversità supera quella di qualsiasi altra isola sulla Terra, qui si trovano anche più di 800 specie di uccelli. Ciò è in gran parte dovuto a una delle foreste pluviali più indisturbate del mondo, che copre quasi il 65% dell’isola.
La popolazione della Nuova Guinea è straordinariamente diversificata, nell’isola tropicale più grande del mondo (circa 800.000 km2) esistono oltre 1.000 distinti gruppi etnici, e si parlano quasi altrettante lingue diverse. L’isola è divisa tra l’Indonesia a ovest e l’indipendente Papua Nuova Guinea a est, dove è stato condotto questo studio sul campo, pubblicato nella rivista Molecular Ecology.
Uccelli velenosi
La spedizione dei ricercatori dell’Università di Copenhagen nella giungla della Nuova Guinea ha portato alla scoperta di due nuove specie di uccelli velenosi. I cambiamenti genetici di queste specie di uccelli hanno permesso loro di trasportare una potente neurotossina.
Gli uccelli velenosi abitano una delle foreste pluviali più incontaminate della Terra, un luogo esotico come nessun altro al mondo. Le accoppiate parole “velenoso” e “uccello” apriranno gli occhi a molti, ma gli uccelli velenosi esistono davvero. E ora sono state scoperte altre specie nelle giungle della Nuova Guinea.
Knud Jønsson del Museo di Storia Naturale della Danimarca spiega:
«Durante il nostro ultimo viaggio siamo riusciti a identificare due nuove specie di uccelli velenosi, questi uccelli contengono una neurotossina che possono tollerare e immagazzinare nelle loro piume».
Knud Jønsson e il collega Kasun Bodawatta, ricercatore dell’Università di Copenhagen, hanno compiuto un viaggio di ricerca simile a quello di Indiana Jones, rischiando la vita e l’incolumità di tribù regolarmente in guerra tra loro e di ex-cannibali in mezzo all’incredibile biodiversità della foresta pluviale della Nuova Guinea, qui hanno scoperto due nuove specie di uccelli, ognuna della quale ha sviluppato la capacità di consumare cibo tossico e di trasformarlo in un proprio veleno.
La neurotossina causa spasmi muscolari
La maggior parte delle persone conosce le iconiche rane velenose dell’America meridionale e centrale, in particolare la rana velenosa dorata, questi piccoli anfibi dai colori vivaci possono uccidere un essere umano al minimo tocco. La scoperta di due nuove specie di uccelli velenosi in Nuova Guinea, che portano lo stesso tipo di tossina nella pelle e nelle piume, dimostra che la tossina delle rane è più diffusa di quanto si credesse.
Il veleno presente nel corpo e nel piumaggio di questi uccelli si chiama Batracotossina, è una neurotossina incredibilmente potente che, in concentrazioni elevate, come quelle trovate nella pelle delle rane velenose dorate, dopo il contatto, quasi immediatamente provoca crampi muscolari e arresto cardiaco.
Batracotossina deriva da “batrakòs” in greco significa rana, quindi tossina di rana, si è guadagnata il suo nome dopo essere stata scoperta nelle rane velenose. È una delle più potenti neurotossine conosciute, 250 volte più tossica della stricnina.
La batracotossina agisce costringendo i canali del sodio nei muscoli scheletrici a bloccarsi in posizione aperta, ciò provoca uno spasmo estremo dei muscoli e può portare alla morte.
La nuova ricerca dell’Università di Copenhagen dimostra che gli animali che si adattano alla tossina richiedono probabilmente cambiamenti nei canali del sodio voltaggio-dipendenti (NaV) dove si lega la tossina. Gli uccelli hanno mutazioni nelle stesse aree della rana velenosa d’oro, ma i cambiamenti specifici sono diversi.
Kasun Bodawatta ha detto:
“La tossina degli uccelli è dello stesso tipo di quella trovata nelle rane, una neurotossina che, costringendo i canali del sodio nel tessuto muscolare scheletrico a rimanere aperti, può causare violente convulsioni e infine la morte”.
Reazione simile al taglio delle cipolle, ma a scatenarla è un agente nervino
Le rane dal dardo avvelenato del Sud America usano la loro tossina per proteggersi dai predatori, sebbene il livello di tossicità degli uccelli della Nuova Guinea sia meno letale, potrebbe comunque avere uno scopo difensivo, ma il significato adattativo per gli uccelli è ancora incerto.
Kasun Bodawatta sorridendo racconta:
«Knud Jønsson pensava che fossi triste e che stessi passando un brutto momento durante il viaggio quando mi ha trovato con il naso che colava e le lacrime agli occhi. In realtà, ero seduto lì a prendere campioni di piume da un Pitohui, uno degli uccelli più velenosi del pianeta. Togliere gli uccelli dalla rete non è difficile, ma quando i campioni devono essere prelevati in un ambiente ristretto, si sente qualcosa negli occhi e nel naso. È un po’ come tagliare le cipolle, ma con un agente nervino, credo».
Knud Jønsson ha detto:
«La gente del posto non ama il cibo piccante e si tiene alla larga da questi uccelli perché, secondo loro, la loro carne brucia in bocca come il peperoncino. È così, in effetti, che i ricercatori si sono accorti di loro per la prima volta, la tossina può essere avvertita quando lì si tiene in mano. La sensazione è piuttosto sgradevole e tenerne uno in mano a lungo non è un’opzione allettante. Ciò potrebbe indicare che il veleno serve in qualche modo come deterrente per coloro che vorrebbero mangiarli».
Evolutiva corsa agli armamenti
I ricercatori hanno detto che gli uccelli velenosi in natura, sono l’espressione di un’eterna evolutiva corsa agli armamenti. Inizia alla base della catena alimentare con coleotteri, insetti e altri invertebrati, nel corso del tempo, alcuni di questi sviluppano la tossicità per evitare di essere mangiati. Forse acquisiscono anche una colorazione particolare che può servire da avvertimento, questo a sua volta permette loro di avventurarsi fuori dai loro nascondigli sotto tronchi e rocce.
Knud Jønsson ha affermato:
«Poi, un predatore li contrasta e improvvisamente una specie di uccelli può mangiarli senza problemi, anche il predatore acquisisce una mutazione che offre resistenza alla tossina. Ciò dà all’uccello un vantaggio e apre una nuova fonte di cibo che nell’ecosistema non è disponibile per i suoi concorrenti. È quindi in atto una corsa agli armamenti, i coleotteri dovranno tornare a strisciare sotto la roccia fino a quando non avranno sviluppato la loro prossima mossa, qualche milione di anni dopo. Successivamente, gli uccelli che hanno evoluto la capacità di mangiare cibo tossico, diventano essi stessi tossici e possono difendersi dai predatori più in alto nella catena alimentare. E così, la corsa continua a risalire la catena. È l’evoluzione: tutto può accadere, ma spesso ci vuole molto tempo».
Fare propria la tossina
Esiste in biologia una distinzione tra i due modi in cui gli animali utilizzano i veleni. Ci sono animali velenosi che producono tossine nel loro corpo e altri che assorbono tossine dall’ambiente circostante. Le rane come gli uccelli appartengono a quest’ultima categoria, si ritiene che entrambi acquisiscano le tossine da ciò che mangiano: nello stomaco di alcuni uccelli sono stati trovati coleotteri contenenti la tossina, ma la fonte della stessa tossina non è stata ancora determinata.
I ricercatori per sapere che cosa permette a questi uccelli di avere una tossina nel corpo senza subire danni, hanno studiato questo aspetto ispirandosi alle rane velenose, le cui mutazioni genetiche, impediscono alla tossina di tenere aperti i canali del sodio e quindi di prevenire i crampi.
Kasun Bodawatta ha detto:
«È stato quindi naturale indagare se gli uccelli avessero mutazioni negli stessi geni. È interessante notare che la risposta è sì e no. Gli uccelli presentano mutazioni nell’area che regola i canali del sodio e che, secondo noi, conferisce loro la capacità di tollerare la tossina, ma non negli stessi punti delle rane. Trovare queste mutazioni in grado di ridurre l’affinità di legame della Batracotossina negli uccelli velenosi in punti simili a quelli delle rane velenose è piuttosto interessante. E ha dimostrato che, per adattarsi allo stile di vita della Batracotossina, è necessaria una sorta di adattamento in questi canali del sodio».
Lo studio di questi uccelli ha stabilito che, sebbene la loro neurotossina sia simile a quella delle rane velenose sudamericane, gli uccelli, indipendentemente dalle rane, hanno sviluppato la loro resistenza e la capacità di trasportarla nel corpo, questo è un esempio di ciò che i biologi chiamano evoluzione convergente.
Biologica evoluzione convergente
L’evoluzione convergente si verifica quando organismi appartenenti a linee evolutive diverse, per un lungo periodo di tempo, sono esposti a condizioni di sopravvivenza simili e si adattano in modo simile: nel caso degli uccelli velenosi della Nuova Guinea e delle rane velenose sudamericane, il loro antenato comune risale a circa 300 milioni di anni fa. Entrambi hanno anche parenti privi di questa caratteristica, in queste specie si sono verificate mutazioni nelle stesse parti dei canali del sodio nel muscolo scheletrico, ma non sono identiche.
La nuova ricerca dimostra quindi che la loro resistenza alla Batracotossina è nata in modi simili ma indipendenti; altri esempi di evoluzione convergente sono le forme di squali e delfini o la somiglianza tra gli occhi umani e quelli dei polpi. Oppure le ali di uccelli, pipistrelli e insetti.
Applicabilità nonostante la ricerca di base
La ricerca di base principalmente contribuirà a una migliore comprensione degli uccelli della Nuova Guinea e di come le diverse specie animali, non solo acquisiscano una resistenza alle tossine, ma le utilizzino come meccanismo di difesa.
È stato evidenziato che altri aspetti della ricerca hanno il potenziale per aiutare la gente comune. La tossina conquistata dagli uccelli nel corso del tempo è strettamente correlata ad altre tossine, come quella responsabile dell’avvelenamento da molluschi.
Knud Jønsson ha affermato:
«Ovviamente non siamo in grado di affermare che questa ricerca abbia scoperto il Santo Graal dell’avvelenamento da crostacei o avvelenamenti simili, ma per quanto riguarda la ricerca di base, è un piccolo tassello di un puzzle che può aiutare a spiegare come queste tossine funzionano nelle cellule e nell’organismo. E come i corpi di alcuni animali si siano evoluti per tollerarle».
La spedizione
Reti lunghe dieci metri sono tese tra i pali nel mezzo di una delle giungle più incontaminate e impraticabili del mondo, sono state montate due tende in un piccolo accampamento della foresta pluviale accanto alle reti. Piccoli tronchi sono stati tagliati con il machete e trasformati in un tavolino sgangherato, dove alcuni oggetti di ricerca trovano protezione dalla pioggia sotto un telone portato dai ricercatori.
Knud Jønsson del Museo di Storia Naturale della Danimarca ha detto:
«La vita di un ricercatore di uccelli in Nuova Guinea non è esattamente confortevole. È calda, umida e di tanto in tanto comporta anche un po’ di ansia. Se non si è preparati e non si sono presi accordi con la gente del posto, andare in quel luogo può essere davvero pericoloso».
I ricercatori prima del loro viaggio, hanno ricevuto un permesso governativo per condurre lo studio, ma poiché il governo della Papua Nuova Guinea non è proprietario del territorio forestale, è stato fondamentale contattare, negoziare e trovare un accordo con le popolazioni che vivono nel Saruwaged Range, dove si è svolto lo studio. Il lavoro è stato facilitato anche dal Centro di ricerca della Nuova Guinea Binatang, che ha legami consolidati con molti villaggi del nord della Papua Nuova Guinea.
Kasun Bodawatta ha detto:
«Dopo aver fatto atterrare il piccolo aereo a elica su una striscia di terra battuta in mezzo alla foresta e lontano da tutto il resto, con un gruppo di aiutanti locali ci siamo mossi con i machete, scavando sentieri nella giungla».
Knud Jønsson ha aggiunto:
«Queste persone sono forti. Finché si rispettano le loro abitudini e si fa attenzione a non disturbare gli spiriti, sono davvero gentili. Il modo in cui si muovono nella foresta a piedi nudi è davvero impressionante. Io e Kasun Bodawatta con i nostri stivaloni ci muovevamo goffamente, inciampando nelle radici».
L’esperienza ha insegnato ai ricercatori a rimanere vigili nell’accampamento, nonostante l’accordo con il villaggio tribale locale. Knud Jønsson ricorda:
«In un viaggio precedente, nell’accampamento abbiamo visto all’improvviso dieci uomini di un villaggio vicino arrivare con dei machete, che regolarmente sono utilizzati allo stesso modo sulla vegetazione e sugli esseri umani. Rispetto ai leader del villaggio tribale con cui avevamo stretto l’accordo, erano arrabbiati e avevano una percezione completamente diversa dei confini del villaggio. È per questo motivo che i collaboratori locali sono sempre coinvolti nel nostro lavoro. Il loro inserimento ha molteplici obiettivi, aiutano nelle questioni pratiche e trasferiscono le conoscenze a chi è interessato. Tuttavia, hanno anche uno scopo importante, quello di legittimare la presenza dei ricercatori. Le situazioni possono andare terribilmente male in caso di dubbi».
La foresta pluviale è piena di piccoli villaggi abitati da diverse popolazioni tribali che spesso si scontrano. Cinquant’anni fa, questi litigi comportavano il cannibalismo, sebbene in Papua Nuova Guinea la tradizione dei nemici tribali che si mangiavano l’un l’altro sia stata ufficialmente archiviata mezzo secolo fa, ci sono stati casi di “ex-cannibali” che hanno oltrepassato la legge.
Knud Jønsson ha detto:
«Ciò che accade nella foresta è difficile da conoscere per il governo. Naturalmente questo aumenta la tensione per noi. Condurre una ricerca in un ambiente in cui è necessario prestare molta attenzione alla sicurezza è piuttosto singolare, ma anche se può essere difficile, è anche tutto ciò che come biologo hai sempre sognato».