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Secondo alcuni studi, gli organismi multicellulari tendono a diventare sempre più piccoli. Questo processo, noto come miniaturizzazione, è una delle principali tendenze evolutive degli insetti. La miniaturizzazione è un motore della diversità e delle innovazioni evolutive; tuttavia, viene anche con alcune limitazioni.

In questo articolo, spieghiamo cos’è questo fenomeno e presentiamo alcuni dei casi più estremi di miniaturizzazione tra gli insetti.

Da anni, molteplici studi hanno dimostrato che tra gli animali multicellulari (tutti quelli composti da più di una cellula) c’è una diffusa tendenza alla miniaturizzazione.

La miniaturizzazione è il processo evolutivo volto all’acquisizione di corpi estremamente piccoli. Il fenomeno della miniaturizzazione è stato osservato in gruppi animali molto diversi, per esempio:

  • Ragnetti (Soricomorpha: Soricidae), mammiferi.
  • Folletti (Apodiformes: Trochilidae), uccelli.
  • Vari gruppi di insetti e aracnidi.

Per saperne di più sugli insetti giganti, puoi leggere “Le dimensioni contano (per gli insetti)!”

Nel corso dell’evoluzione, fenomeni di diversificazione e speciazione hanno dato origine a innumerevoli nuove specie, tutte in competizione per spazi e nicchie ecologiche sempre più limitate. Questa situazione è ancora più estrema nelle regioni tropicali, dove i tassi di diversificazione sono incredibilmente alti.

Impara di più sul concetto di nicchia ecologica leggendo “The Living Space of Living Things”.

Di fronte a un bisogno sempre crescente di risorse e spazio, l’evoluzione ha dato origine a fenomeni curiosi come la miniaturizzazione: diventando più piccoli, gli organismi (sia liberi che parassiti) possono accedere a nuove nicchie ecologiche finora non sfruttate, acquisire nuove fonti di cibo ed evitare la predazione.

Anche se ci sono diversi gruppi di animali che tendono a miniaturizzarsi, questo fenomeno è più diffuso tra gli artropodi, essendo una delle loro tendenze evolutive più significative. D’altra parte, gli artropodi detengono il record di avere alcuni dei più piccoli animali multicellulari conosciuti fino ad oggi, alcuni addirittura piccoli come… un’ameba!

Il Guinness World Record degli insetti più piccoli del mondo

Gli artropodi più piccoli del record appartengono alla sottoclasse dei crostacei Tantulocarida, noti per essere ectoparassiti di altri crostacei più grandi, come copepodi o anfipodi. La specie Tantulacus dieteri è ad oggi considerata la più piccola specie di artropodi del mondo, con soli 85 micrometri (0,085 millimetri), molto più piccola di alcune creature unicellulari.

Gli insetti, tuttavia, non sono molto indietro.

Mymaridae

Iymaridi sono una famiglia di vespe della superfamiglia Chalcidoidea originaria delle regioni temperate e tropicali. Gli adulti, di solito da 0,5 a 1 millimetro di lunghezza, vivono come parassiti sulle uova di altri insetti (per esempio le cimici dei letti). A causa del loro stile di vita, sono considerati di grande importanza nel controllo biologico dei parassiti. Sono anche tra i più piccoli insetti del mondo.

Attualmente, il record per il più piccolo insetto del mondo è detenuto dai maschi adulti senza ali del mimaride Dicopomorpha echmepterygis del Costa Rica, con una dimensione minima registrata di 0,139 millimetri. Oltre ad essere senza ali, non hanno occhi né apparato boccale, e le loro zampe terminano in una specie di ventosa che permette loro di aggrapparsi alle femmine (più grandi e alate) abbastanza a lungo per ingravidarle. Sono più piccoli di un paramecio, un organismo unicellulare!

Puoi leggere “Microbiologia di base (I): il mondo invisibile” per saperne di più sugli organismi unicellulari.

Maschio di D. echmepterygis; senza occhi né apparato boccale, il maschio di questa specie vive attaccato a una femmina. Link.

Non contenti di detenere questo record, i mimaridi includono anche l’insetto volante più piccolo del mondo: la specie Kikiki huna delle Hawaii, di circa 0,15 millimetri.

Trichogrammatidae

Come i mimaridi, i tricogrammatidi sono piccole vespe calcidoidi che parassitano le uova di altri insetti, soprattutto i Lepidotteri (farfalle e falene). Gli adulti della maggior parte delle specie sono lunghi meno di 1 millimetro e sono distribuiti in tutto il mondo. I maschi di alcune specie sono apteri e si accoppiano con le loro sorelle all’interno delle uova parassitate dove si schiudono, morendo poco dopo senza mai lasciare quello spazio.

Il genere Megaphragma contiene due degli insetti più piccoli del mondo dopo i mimaridi: Megaphragma caribea (0,17 millimetri) e Megaphragma mymaripenne (0,2 millimetri), dalle Hawaii.

A) M. mymaripenne; B) Paramecium caudatum. Link.

I tricogrammi hanno uno dei più piccoli sistemi nervosi conosciuti, e quello della specie M. mymaripenne è, ad oggi, uno dei più piccoli e particolari del mondo animale: è composto da soli 7400 neuroni senza nucleo, fatto unico ad oggi. Durante lo stadio pupale, questa specie sviluppa neuroni con nuclei completamente funzionali che sintetizzano abbastanza proteine per l’intero stadio adulto dell’insetto. Una volta raggiunto lo stadio adulto, i neuroni perdono i loro nuclei e diventano più piccoli, il che fa risparmiare molto spazio.

Ptiliidae

I Ptiliidae sono una famiglia cosmopolita di piccoli coleotteri caratterizzata dall’includere i più piccoli insetti non parassiti del mondo, appartenenti ai generi Nanosella e Scydosella.

Le uova dei ptilidi sono molto grandi rispetto alle dimensioni delle femmine adulte, quindi si sviluppano e depongono un solo uovo alla volta. D’altra parte, molte specie subiscono la partenogenesi.

Impara il fenomeno della partenogenesi leggendo “Immacolata concezione… nei rettili e negli insetti”.

Attualmente, la più piccola specie conosciuta di coleottero, e quindi la più piccola specie di insetto non parassita (a vita libera) del mondo, è Scydosella musawasensis (0,3 millimetri), citata dal Nicaragua e dalla Colombia.

Scydosella musawasensis. Link (immagine originale: Polilov, A (2015) How small is the smallest? Nuovo record e rimisurazione di Scydosella musawasensis Hall, 1999 (Coleoptera, Ptiliidae), il più piccolo insetto conosciuto a vita libera).

Conseguenze della miniaturizzazione

La miniaturizzazione comporta una serie di modifiche anatomiche e fisiologiche, generalmente volte a semplificare le strutture. Secondo Gorodkov (1984), il limite della miniaturizzazione era a 1 millimetro, al di sotto del quale si sarebbero verificate grandi semplificazioni che avrebbero reso la vita multicellulare irrealizzabile.

Mentre questa semplificazione si verifica in alcuni gruppi di invertebrati, gli insetti hanno ampiamente dimostrato che possono superare questa soglia senza troppi segni di semplificazione (conservando un gran numero di cellule e presentando una complessità anatomica maggiore di altri organismi di dimensioni simili), e anche dare origine a strutture nuove (come nel caso dei neuroni senza nucleo di M. mymaripenne).

Anche se gli insetti se la cavano molto bene con la miniaturizzazione, diventare così piccoli non è sempre gratis:

  • Semplificazione o perdita di alcune funzioni fisiologiche: perdita delle ali (e, di conseguenza, della capacità di volare), delle gambe (o loro modifiche estreme), dell’apparato boccale, degli organi sensoriali.
  • Significativi cambiamenti negli effetti associati a certe forze fisiche o parametri ambientali: forze capillari, viscosità dell’aria o tasso di diffusione, tutti associati all’estrema riduzione del sistema circolatorio e tracheale (o respiratorio). Cioè, essere più piccoli altera i movimenti interni di gas e liquidi.

Quindi, la miniaturizzazione ha un limite?

La risposta è sì. Anche se gli insetti vi resistono.

Ci sono diverse ipotesi a questo proposito, ciascuna con un organo diverso come elemento limitante. Di questi, i sistemi nervoso e riproduttivo, più gli organi sensoriali, sono abbastanza intolleranti alla miniaturizzazione; devono essere abbastanza grandi per essere funzionali. Al di sotto di una dimensione critica, le loro funzioni sarebbero compromesse, e con esse la vita multicellulare.

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