Medusa immortale: il ritratto di Turritopsis nutricula

Turritopsis nutricula : generalità

Turritopsis nutricula (McCrady, 1857) è un idrozoo, una classe di cnidari, della famiglia Oceaniidae. Il genere Turritopsis è originario dell’oceano Pacifico ma si è diffuso in tutto il mondo attraverso migrazioni e si è distinto in numerose popolazioni. La specie Turritopsis nutricula è localizzata geograficamente nell’oceano Atlantico occidentale e nei Caraibi. Gli idrozoi sono i rappresentanti più primitivi del phylum degli cnidari; sono caratterizzati dall’alternanza di uno stadio post-larvale di polipo bentonico (organismi che vivono in stretto contatto con il fondo o fissati a un substrato) e di uno stadio adulto di medusa pelagica (organismi che nuotano o vengono trasportati dalle correnti) o, come nel caso del genere Hydra, possono presentare solo lo stadio di polipo. La differenza tra polipo e medusa non è solo per il dominio bentonico o pelagico ma anche per il tipo di riproduzione: asessuata (gemmazione) per lo stadio polipoide e sessuata (produzione di gameti e fecondazione) per lo stadio medusoide.

Il ciclo vitale infinito di Turritopsis nutricula  

Molte specie di idrozoi rispondono allo stress ambientale regredendo il loro ciclo vitale: dallo stadio adulto di medusa ripristinano lo stadio giovanile di polipo. Questo processo in biologia è chiamato transdifferenziazione, secondo cui le cellule (nel caso di T. nutricula le cellule del mantello e dei tentacoli) ritornano ad uno stadio totipotente per cui è possibile la formazione di un nuovo esemplare geneticamente identico. La totipotenza è la capacità di una singola cellula staminale di svilupparsi in un intero organismo. Anche altri cnidari presentano la regressione a stadi giovanili del ciclo vitale, ciò è possibile fino a che la medusa non ha ancora sviluppato le gonadi. Il caso di T. nutricula è unico perché l’inversione del ciclo vitale avviene durante la fase adulta e matura della medusa; per questa sua peculiarità è conosciuta come medusa immortale. Il particolare fenomeno dell’immortalità di T. nutricula è stato dimostrato dallo studio Reversing the Life Cycle coordinato dal professore Ferdinando Boero dell’Università del Salento. Lo studio morfologico ha portato alla caratterizzazione di più stadi del ciclo vitale: medusa sana, medusa malsana, quadrifoglio, cisti e polipo.

Dal primo all’ultimo stadio sono state messe in evidenza le differenze nell’organizzazione macroscopica: la medusa sana ha un ombrello a campana e nuota attivamente, la medusa malsana è in grado di nuotare e di controllare i tentacoli, la medusa quadrifoglio presenta assenza di tentacoli e riduzione del sottombrello, infine lo stadio di cisti ha una forma sferica e una superficie liscia. La cisti è in grado di attaccarsi al substrato e rapidamente dà origine a un polipo morfologicamente molto simile a quelli generati durante il normale ciclo di vita. Durante l’inversione del ciclo vitale si è osservata la presenza di processi degenerativi e apoptotici (morte cellulare programmata). La presenza di tali processi è correlata al mutamento della medusa adulta in polipo. La capacità di invertire il ciclo vitale in risposta a condizioni avverse consente alla medusa di aggirare o perlomeno ritardare la morte, rendendo T. nutricula potenzialmente immortale. L’immortalità biologica è potenziale in quanto questi idrozoi, come le altre meduse, sono esposti ai normali pericoli della vita planctonica quindi muoiono o vengono predati; è stato possibile osservare questo fenomeno solo in laboratorio.

Perché studiare l’immortalità di Turritopsis nutricula? 

La transdifferenziazione rende possibile questo ciclo di sviluppo cellulare ed è ripetuto indefinitamente, ciò suggerisce che le meduse stanno sviluppando nuovi modi per prosperare e sopravvivere per diventare le specie dominanti in molti ecosistemi. Il principale studioso di meduse e, in particolare, del genere Turritopsis è il biologo ed ex professore giapponese Shin Kubota che nel 2018 a Shirahama ha aperto una struttura di ricerca privata sulle meduse. Negli acquari di tutto il Giappone le meduse sono famose per il loro effetto calmante sui visitatori; il loro naturale fascino associato alla capacità di ringiovanimento ha reso T. nutricula unica nel suo genere. L’affascinante fenomeno è descritto come “una farfalla che si trasforma di nuovo in un bruco” ancora e ancora. Attraverso gli studi della medusa immortale si potrebbe trovare la chiave che porti indietro nel tempo? Kubota sogna il giorno in cui la “medicina del ringiovanimento” possa essere sviluppata da T. nutricula. Numerosi ricercatori hanno collaborato per decifrare il fenomeno del ringiovanimento a livello genetico, studiando T. nutricula si spera di esportare le conoscenze acquisite in campo medico, soprattutto nel settore delle cellule staminali.

Esistono altri animali immortali?

L’immortalità biologica è un basso o nullo tasso di mortalità da senescenza cellulare. La senescenza cellulare consiste nel fenomeno per cui una cellula diploide, in un determinato momento, smette di dividersi. Tuttavia un organismo biologicamente immortale può morire per cause esterne all’invecchiamento come per la predazione o  per la malattia. Bisogna ricordarsi che la morte è un fenomeno naturale al fine del mantenimento della specie quindi non esistono animali che in natura non muoiono. T. nutricula è un idrozoo che attraverso la transdifferenziazione riesce a regredire allo stadio giovanile, è un animale che reagisce allo stress ringiovanendo. Non esistono altri organismi che mettono in atto questo meccanismo ma ci sono animali definiti biologicamente immortali per la loro capacità di sopravvivere a condizioni di vita estreme. Un tardigrado, che appartiene a un phylum di invertebrati, può sopravvivere in mancanza di acqua o ossigeno, a condizioni di temperatura e pressione estreme e ad alti livelli di radiazioni. L’astice americano, Homarus americanus, possiede un enzima, la telomerasi, in grado di ringiovanire le cellule. L’enzima ha la funzione di riparare i telomeri a ogni replicazione cellulare ma con l’invecchiamento smette di funzionare. Nell’astice americano la telomerasi è sempre attiva, tanto che la fertilità aumenta con l’età. I batteri in certe condizioni riproduttive (scissione binaria) possono considerarsi biologicamente immortali dal punto di vista genetico; una cellula madre si divide simmetricamente in due cellule figlie identiche che contengono lo stesso patrimonio genetico della cellula iniziale.