Polipi e meduse: forme diverse di uno stesso organismo

COSA SONO POLIPI E MEDUSE? PARLIAMO DEGLI CNIDARI

Le specie appartenenti al Phylum Cnidaria, anche detti celenterati, sono animali con un’organizzazione piuttosto semplice. La maggior parte di loro sono sessili, mentre altri, come le meduse, possono nuotare per lo più seguendo la corrente. Ciò nonostante, sono predatori efficienti. Al Phylum Cnidaria appartengono circa 9000 specie. Il nome deriva dagli cnidociti, le cellule che contengono le nematocisti, ovvero gli organuli urticanti che rendono temute le meduse. Gli cnidari sono organismi antichi, con le prime testimonianze fossili risalenti a circa 700 milioni di anni fa. Sono molto diffusi in acque salate, ma alcune specie sono presenti in acque dolci. Spesso alcune forme, i coralli, ospitano al loro interno delle alghe simbionti unicellulari: la presenza di queste alghe limita la presenza dei coralli solo nella parte superficiale dei mari, dove la luce solare è sufficiente a soddisfare le esigenze delle alghe. Al phylum Cnidaria appartengono cinque classi: Hydrozoa, Scyphozoa, Cubozoa, Anthozoa e Staurozoa.

DEI CORPI SEMPLICI MA EVOLUTI: L’ANATOMIA DI POLIPI E MEDUSE

L’anatomia degli cnidari è abbastanza semplice, caratterizzata dall’assenza di alcuni apparati, ma ciò nonostante ci sono anche importanti ed evoluti adattamenti. A livello anatomico c’è differenza tra polipi e meduse. I polipi (attenzione, polipo e polpo non sono parenti) hanno forma tubulare, con una bocca circondata da tentacoli che conduce a un intestino, detto cavità gastrovascolare. Questi organismi sono molto semplici, e la loro unica apertura, la bocca, funge anche da ano. La digestione avviene sia nella cavità gastrovascolare che nelle cellule gastrodermiche. L’altra estremità resta adesa su un substrato con strutture specifiche, come il disco pedale. Le meduse hanno una forma a campana, con simmetria tetramera, e sono natanti, anche se in molti casi possono solo seguire la corrente. Il corpo di polipi e meduse è costituito da due foglietti, epidermide e gastrodermide, tra cui si trova la mesoglea. La rete nervosa è molto semplice, con alcuni organi sensoriali nella fase di medusa. Il sistema muscolare è composto da due strati: uno esterno con fibre longitudinali alla base dell’epidermide, e uno interno con fibre circolari alla base della gastrodermide. Le meduse presentano anche porzioni di muscolo striato. Il sistema escretore è assente, così come il sistema respiratorio.

Un’arma temuta anche dall’uomo: la nematocisti

Sia polipi che meduse hanno le nematocisti, organuli urticanti molto abbondanti nei tentacoli, contenuti negli cnidociti, le cellule da cui le nematocisti sono prodotte. La nematocisti è a forma di capsula, e contiene un filamento ripiegato a spirale, chiuso nella capsula da un opercolo. Si riconoscono tre tipologie di nematocisti: alcuni iniettano veleno nella preda, altri avvolgono e catturano la preda, mentre alcuni sono usati per fissarsi al substrato. Uno stimolo tattile attiva la nematocisti che scaricano, in seguito si forma un nuovo cnidocita a partire dal vecchio. Il meccanismo di scarica della nematocisti è trai processi più rapidi presenti in natura. A cosa è dovuta la scarica? Forze tensive generate nel processo di formazione della nematocisti, e un’enorme pressione osmotica di 140 atmosfere. Quando arriva lo stimolo, l’opercolo si apre, l’acqua entra a causa della forte pressione osmotica, si accumula pressione idrostatica che fa partire di colpo il filamento, con uncini e spine rivolte verso l’esterno, pronte a trafiggere la preda, o l’eventuale minaccia.

POLIPI E MEDUSE: LE FORME CI UN CICLO VITALE COMPLESSO

Tutti gli cnidari possono assumere durante la vita due forme, polipo e medusa. Ma quali sono le differenze tra polipi e meduse? Il polipo è di solito sessile e sedentario, mentre la medusa è natante o flottante, sebbene ci siano anche rare eccezioni a questa regola. Polipi e meduse possono sembrare molto diversi tra loro: in realtà conservano una forma comune a “sacco”, con la medusa che non è altro che un polipo libero con la porzione tubulare allargata a forma di campana.

Ciclo vitale e riproduzione di polipi e meduse

I polipi possono riprodursi asessualmente per gemmazione: si forma sulla parete del corpo di un polipo un piccolo nodulo che sviluppa una bocca con dei tentacoli. Le gemme che si formano sono dei cloni, perché identiche al polipo che le ha generate. Oltre alla gemmazione, un polipo può riprodursi per scissione, quando un polipo si divide in due metà, o per lacerazione pedale, quando dal tessuto del disco pedale si formano nuovi polipi. Quando le gemme restano unite al polipo che le ha generate, queste formano una colonia, che condivide il cibo ingerito tramite un intestino comune. Polipo e medusa hanno due ruoli diversi. In generale, lo zigote, l’unione dei gameti maschili e femminili, si sviluppa in una larva planula che può essere natante o strisciante. I polipi si riproducono asessualmente per produrre altri polipi, ma i polipi di alcune classi (Hydrozoa, Scyphozoa) possono produrre meduse, che una volta mature si riprodurranno di nuovo, ma sessualmente. Infatti le meduse in genere hanno i sessi separati, ovvero sono dioiche. La fecondazione spesso avviene in acqua: maschi e femmine producono e liberano i gameti che si incontrano in acqua (anche se esistono casi di fecondazione interna), dando vita ad una larva dalla forma piatta, la planula. La planula si fisserà su un substrato e da essa si formerà un nuovo polipo, che si riprodurrà asessualmente crescendo, fino a produrre poi delle meduse. Possiamo quindi riassumere il ciclo come segue: medusa, planula, polipo, medusa, e via dicendo. Ma attenzione: non tutti i polipi formano delle meduse, e non tutte le meduse formano dei polipi. Spieghiamoci meglio. I coralli (Anthozoa) sono sempre polipi e non sviluppano mai le meduse: nella fase di polipo avviene quindi sia la riproduzione sessuale che asessuale. Nella classe Scyphozoa la fase di medusa è dominante, ma esiste uno stadio di polipo. La classe Cubozoa vede la trasformazione completa da polipo a medusa, che è la fase dominante, con una sorta di metamorfosi. Nella classe Hydrozoa spesso coesistono sia la fase di polipo che di medusa. Negli idrozoi le meduse si formano dai polipi per gemmazione, nei cubozoi i polipi si trasformano in meduse, negli scifozoi le meduse sono prodotte tramite una scissione particolare, detta strobilazione. Analizziamo singolarmente alcune caratteristiche e il ciclo vitale delle varie classi.

Classe Staurozoa

Le specie che appartengono a questa classe non hanno una fase di medusa, ma solo la fase di polipo. Spesso questo è solitario e non coloniale, ed è dotato di un disco adesivo che usa per fissarsi sui substrati. I polipi presentano otto estensioni su cui si trovano gruppi di tentacoli intorno alla bocca. La loro riproduzione avviene sessualmente, e della larva si sviluppa un polipo.

Classe Cubozoa

In questa classe, la medusa è la fase dominante del ciclo vitale. Il loro nome è dovuto alla forma alla forma della campana, che in sezione trasversale è quadrata. Hanno un lungo tentacolo a ogni angolo del quadrato formato dall’ombrello. Hanno diverse strutture che favoriscono il nuoto: infatti queste specie sono predatori attivi che cacciano le prede, nutrendosi soprattutto di pesce. Hanno un veleno molto potente, e la loro puntura può essere in alcuni casi fatale anche per l’uomo. Il ciclo vitale è poco conosciuto: in genere i polipi sono solitari, ma nuovi polipi si formano per gemmazione laterale. I polipi si trasformano direttamente in meduse.

Classe Scyphozoa

In questa classe troviamo le meduse di dimensioni maggiori. Alcune specie possono avere un diametro della campana anche di due metri, con tentacoli lunghi fino a 70 metri: dei veri mostri marini. Tuttavia la maggior parte di loro si ferma in dimensioni tra i 2 e i 40 centimetri di diametro. Queste meduse sono dotate di un organo di senso particolare: il ropalio. Questo possiede statocisti per il senso dell’equilibrio, fossette dove si trovano cellule sensoriali e un ocello per la fotorecezione. Spesso hanno nematocisti su tutto il corpo e non solo nei tentacoli, usato per catturare un’ampia gamma di prede: dai protozoi ai pesci. Le prede vengono catturate con i tentacoli che pungono e manipolano la preda. Gli scifozoi hanno quattro tasche gastriche, connesso allo stomaco e ad un sistema di canali che assicurano che i nutrienti arrivino a tutto il corpo dell’animale. La riproduzione è sessuale, in fase di medusa: la fecondazione è interna, e gli spermatozoi vengono trasportati dalle femmine. La larva planula si fissa ad un substrato prima di andare incontro ad una prima metamorfosi che la trasforma in uno stato polipoide, detto scifistoma. La fase successiva prevede un processo di strobilazione, con formazione di una strobila da cui si staccheranno le efire, e ciascuna diventerà una medusa adulta.

Classe Hydrozoa

Gli idrozoi sono prevalentemente marini, ma esistono specie d’acqua dolce. Il loro ciclo vitale prevede una fase asessuata polipoide e una fase sessuata medusoide, ciascuna con un “proprio” ciclo. La struttura tipica di un idroide è base, stelo e alcuni polipi terminali. I polipi terminali sono deputati all’alimentazione. Le forme sono molto variabili, e in alcuni casi possono esserci rivestimenti protettivi entro cui il polipo può ritirarsi, mentre altri sono nudi. Gli idroidi formano colonie perché le gemme non si staccano dal polipo da cui si formano. I nuovi polipi possono assumere ciascuno una funzione specifica, come alimentazione o riproduzione. I polipi destinati alla riproduzione (gonangi) producono le meduse, che lasciano la colonia e nuotano via. Saranno poi le meduse a rilasciare i gameti (uova e spermatozoi), anche se non mancano le eccezioni, con meduse che non lasciano la colonia, o con specie prive della fase medusoide. Dallo zigote, prodotto dalla riproduzione sessuale e dall’unione dei gameti, si formerà la larva, la planula, che si fisserà ad un substrato per sviluppare un polipo, che in seguito per gemmazione darà vita ad una nuova colonia. Le meduse sono molto piccole in dimensioni, intorno ai 3 millimetri di diametro, e hanno la tipica forma a campana, con un velum che viene usato per chiudere la porzione aperta della campana e per nuotare: contrazioni muscolari riempiono e svuotano d’acqua la campana, facendo nuotare la medusa. I tentacoli sono attaccati al bordo della campana e hanno molti nematocisti. Nonostante le piccole dimensioni, gli idrozoi hanno una rete nervosa e degli organi di senso (statocisti e ocelli).

Hydra: uno cnidario in acque dolci

L’idra d’acqua dolce è un polipo solitario piuttosto comune. Si trova spesso attaccato alle foglie delle piante acquatiche. Si ancora alle foglie con un disco basale, mentre il corpo può allungarsi e ritirarsi. La bocca, connessa alla cavità gastrovascolare, è circondata da 6-10 tentacoli, e in alcuni esemplari possono esserci gemme laterali sul corpo, ciascuna dotata di bocca e tentacoli. Con i tentacoli si nutrono di diverse prede: in genere crostacei, insetti o anellidi. Non appena la preda sfiora un tentacolo, le nematocisti la colpiscono rendendola impotente. In seguito la preda viene portata alla bocca che la inghiotte intera. L’apertura della bocca è stimolata da una molecola prodotta dalla preda quando viene ferita, ma se la preda non produce quantità sufficienti di questa sostanza, la bocca non si aprirà e la preda non verrà mangiata. Ci sono sia riproduzioni sessuali che asessuali: le prime formano gemme da cui si sviluppano nuove idre, la seconda si ottiene grazie alla formazione di gonadi temporanee, da cui si producono uova e spermatozoi che vengono poi rilasciati in acqua.

Classe Anthozoa

Negli Anthozoa manca totalmente la fase medusoide. I polipi che appartengono a questa classe sono tutti marini, e possono trovarsi in acque sia profonde che superficiali. Ci sono tre sottoclassi: Hexacorallia (o Zoantharia) a cui appartengono madrepore e anemoni di mare, Ceriantipatharia, e Octocorallia, in cui troviamo i coralli molli. Gli esacoralli e i ceriantipatari hanno un’organizzazione esamera, mentre gli ottocoralli, come suggerisce il nome, hanno una simmetria ottamera, con sempre otto tentacoli intorno alla bocca. La cavità gastrovascolare è ampia e suddivisa in setti, con muscolatura longitudinale e trasversale.

Anemoni di mare

Gli anemoni di mare sono polipi che si trovano nelle aree costiere bagnate da acque tiepide, dove tramite il disco pedale restano attaccati a diversi substrati. Possono raggiungere i 10 cm di diametro e circa 20 cm di lunghezza. La loro struttura è cilindrica, con molti tentacoli disposti intorno alla cavità orale. La cavità gastrovascolare è divisa in setti, e in alcune specie, la parte inferiore dei setti presenta delle aconzie: sono filamenti provvisti di nematocisti e cellule ghiandolari. Questi filamenti possono essere estesi fuori dalla bocca o attraverso dei pori presenti sul corpo, sia per catturare delle prede, sia a scopo difensivo. I pori sono utili anche ad espellere acqua, facendo contrarre l’anemone che si riduce in dimensioni. Le anemoni sono ricordate per una curiosa “amicizia“: infatti spesso stabiliscono relazioni mutualistiche con altre specie, come alghe unicellulari, ma anche i paguri possono sfruttare le anemoni, posizionandole sui gusci e sfruttandole per ottenere protezione, mentre le anemoni si nutrono degli scarti di cibo. Tuttavia, la relazione più famosa è quelle con i pesci pagliaccio: questi pesci trovano protezione dai predatori nell’anemone, producendo un muco che li protegge dalle punture dell’anemone, mentre l’anemone può ottenere in cambio scarti di cibo.

LE BARRIERE CORALLINE: PARADISI DI BIODIVERSITÀ

Alcune specie di polipi sono responsabili della creazione di un ecosistema unico: la barriera corallina. Le barriere coralline sono ecosistemi che nascono nelle grandi formazioni calcaree prodotte dai coralli zoantari, come le madrepore. I coralli che appartengono a questo gruppo sono formati da molti polipi che vivono all’interno di coppe calcaree prodotte da loro stessi. Viene costruita una coppa calcarea all’interno del quale i polipi dei coralli possono ritirarsi quando non si nutrono. In migliaia di anni questo processo porta alla formazione di grandi strutture calcaree, le barriere coralline. La biodiversità ospitata da questi ecosistemi è paragonabile a quella presente nelle foreste tropicali, da piccoli organismi a veri giganti, come lo squalo balena. Le barriere vengono costruite da uno specifico tipo di coralli, i coralli costruttori di barriera appunto, che però necessitano di un aiutante: un’alga unicellulare, la zooxantella. Quest’alga vive nei tessuti dei coralli, e grazie alla fotosintesi produce i nutrienti necessari al corallo: ma per fare la fotosintesi, serve la luce, per questo i coralli costruttori di barriera non possono vivere oltre certi livelli di profondità. Nelle barriere oltre ai coralli zoantari, si trovano anche i coralli molli, che grazie alla loro bellezza, contribuiscono a formare dei veri “giardini sommersi”. Questi coralli vengono definiti “molli” per via dei loro corpi carnosi. La bellezza di questi ecosistemi attualmente è minacciata dal cambiamento climatico e dal riscaldamento globale, responsabile del fenomeno di “sbiancamento dei coralli”: durante questo processo, a causa del calore eccessivo, i coralli espellono le zooxantelle, perdendo il colore e morendo. Tuttavia ci sono state recenti prove di adattamento dei coralli, sia tramite la produzione di alcune tipologie specifiche di proteine, sia tramite un’acclimatazione alle alte temperature, perciò la speranza è che in futuro le barriere coralline possano resistere.