I bombi sono capaci di sopravvivere sott’acqua per più di una settimana: il nuovo studio

Le regine dei bombi (Bombus impatiens) possono rimanere completamente sommerse per più di una settimana senza morire. A mostrarlo è uno studio pubblicato su Proceedings of the Royal Society B dal biologo Charles-A. Darveau e colleghi dell’Università di Ottawa. Per capirlo, i ricercatori hanno osservato da vicino cosa succede nel corpo di questi insetti quando restano immerse sott'acqua, magari a causa di allagamenti delle cavità in cui si sono rifugiate per trascorrere l'inverno. Pur appartenendo alla stessa famiglia Apidae, api e bombi hanno alcune differenze sostanziali. I bombi sono più grandi, hanno il corpo ricoperto di peluria, sono meno aggressivi e possiedono un pungiglione liscio che gli permette di pungere più volte senza morire. I dati dello studio mostrano che il metabolismo delle regine non si blocca completamente, ma rallenta moltissimo. Anche sott’acqua riescono a utilizzare piccole quantità di ossigeno disciolto, mentre una parte dell’energia viene prodotta attraverso processi che non richiedono ossigeno. Quando tornano all’aria, invece, il metabolismo riparte rapidamente e nell’arco di alcuni giorni i valori fisiologici tornano simili a quelli iniziali. Questa combinazione potrebbe permettere alle regine di superare le inondazioni del terreno durante l’inverno, un evento che potrebbe diventare sempre più frequente con i cambiamenti climatici. Vediamo come funziona.

Il rischio di inondazione dei rifugi invernali dei bombi

I bombi hanno un ciclo di vita annuale. Alla fine dell’estate nascono le future regine, che dopo l’accoppiamento cercano un luogo nel terreno dove trascorrere l’inverno. Qui entrano in diapausa, una condizione fisiologica simile a un letargo: il metabolismo rallenta molto e l’insetto consuma meno energia. Le regine svernano in piccole cavità nel suolo, spesso tra 2 e 17 centimetri di profondità, in zone con poca vegetazione o coperte da muschio e foglie. Il problema è che questi rifugi possono allagarsi. Piogge intense o scioglimento della neve possono riempire d’acqua il terreno e sommergere completamente gli insetti. Capire se e come riescano a sopravvivere a queste condizioni era proprio la domanda di partenza dello studio.

Sott’acqua il metabolismo rallenta drasticamente: l’esperimento

Per studiare il fenomeno i ricercatori hanno lavorato con 51 regine di Bombus impatiens mantenute in laboratorio in condizioni simili all’inverno, a circa 4 °C. Gli insetti sono stati poi immersi completamente in acqua per periodi diversi, fino a otto giorni consecutivi. Durante questo tempo gli scienziati hanno monitorato delle variabili fondamentali: la produzione di anidride carbonica (CO₂), il consumo di ossigeno e la presenza di molecole prodotte dal metabolismo anaerobico. Questi parametri permettono di capire quanto un organismo sta consumando energia.

Prima dell’immersione le regine producevano in media 15,4 microlitri di CO₂ all’ora per grammo di peso corporeo (µl/h/g). Quando venivano sommerse, questo valore crollava rapidamente, ma non spariva del tutto. Le misurazioni mostravano un rapido crollo a 3,65 µl/h/g già dal primo giorno, fino ad arrivare a 2,35 µl/h/g dopo otto giorni. In altre parole, anche sott’acqua il metabolismo continuava a funzionare, seppure a ritmo molto ridotto.

Un altro dato interessante arriva dall’ossigeno presente nell’acqua. Dopo otto giorni di immersione, nei contenitori in cui era presente una regina la quantità di ossigeno disciolto risultava meno del 40% rispetto ai contenitori senza insetti. Questo suggerisce che i bombi stavano effettivamente assorbendo ossigeno dall’acqua tramite un processo di diffusione limitata di O₂ attraverso la cuticola.

Per resistere così a lungo senza accesso diretto all’aria, l’organismo delle regine entra in uno stato chiamato depressione metabolica. Significa che molte funzioni fisiologiche rallentano drasticamente: il corpo consuma meno energia e quindi richiede meno ossigeno. Nei bombi in diapausa questo rallentamento è molto marcato. Il metabolismo può risultare oltre dieci volte più basso rispetto a quello misurato in altre condizioni sperimentali. Se si confrontano tutte le fasi possibili della vita di un bombo, dal volo attivo alla diapausa, la differenza nel metabolismo può arrivare addirittura a circa 5000 volte. Una riduzione così forte del consumo energetico rende molto più facile sopravvivere in condizioni estreme.

Quando manca l’ossigeno entra in gioco il metabolismo anaerobico

Durante la permanenza sott’acqua l’ossigeno può diventare sempre più scarso. Quando succede, alcune cellule cambiano strategia: invece di produrre energia usando ossigeno, iniziano a sfruttare il metabolismo anaerobico, cioè un insieme di reazioni che funzionano anche in sua assenza. Una traccia di questo passaggio è l’aumento del lattato, una molecola che tende ad accumularsi quando le cellule utilizzano questa via metabolica.

Nelle regine osservate nello studio il lattato iniziava ad aumentare dopo quattro giorni di immersione e restava su valori elevati anche dopo otto giorni sott’acqua. Questo suggerisce che durante la sommersione l’energia venga prodotta con due strategie contemporaneamente: una piccola parte attraverso la respirazione nell’acqua e una parte grazie ai processi anaerobici.

Quando ritornano all’aria il metabolismo riparte di colpo

Quando le regine tornano all’aria il loro metabolismo accelera improvvisamente. Il primo giorno dopo l’emersione la produzione media di CO₂ raggiungeva 172,7 µl/h/g, cioè oltre dieci volte i valori osservati prima della sommersione. I ricercatori suggeriscono che questo sia probabilmente legato alla necessità di eliminare le sostanze accumulate durante il metabolismo anaerobico. Nei giorni successivi, infatti, i valori scendono gradualmente. Dopo circa una settimana la produzione di CO₂ torna intorno a 10,7 µl/h/g, molto vicina a quella osservata prima dell’immersione. Anche il comportamento segue lo stesso andamento: il primo giorno le regine si muovono poco, il secondo iniziano a recuperare mobilità e dal terzo giorno tornano a reagire normalmente agli stimoli.

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