Quanti cuori ha un polpo?

Punti chiave:

• Il polpo ha 3 cuori
• Alcuni animali e insetti hanno fino a 13 cuori
• Gli scienziati non sono sicuri del perché gli animali abbiano più cuori, ma si pensa che sia correlato alla loro capacità di rigenerare gli arti danneggiati.

Il polpo è una delle creature più aliene del mondo, ma nulla lo mette in prospettiva più delle differenze fisiologiche tra loro e le creature con cui abbiamo più familiarità. Come scarafaggi e calamari, la neurologia del polpo è controllata da più cervelli separati, nove nel caso di questo strano polipode. E molte delle loro capacità di manipolazione si riducono al fatto che possono usare quei cervelli per controllare otto distinti tentacoli. Ma il loro sistema circolatorio è altrettanto insolito. Il polpo ha più cuori e questo fatto può rivelare segreti sulla sua storia evolutiva, informando anche la nostra comprensione di come manipolano i loro ambienti. Ecco tutti i fatti che devi sapere sui cuori di polpo.

Come funziona il cuore

Non tutti gli animali hanno un cuore. Gli anemoni di mare e le stelle marine se la cavano entrambi senza un organo dedicato per pompare il sangue, ma il fatto che la medusa sia l’animale più grande senza cuore è un’indicazione della necessità di un cuore per gli animali che sono fisiologicamente sofisticati oltre un certo livello. La nozione di un sistema circolatorio guidato da una pompa centralizzata in grado di fornire sangue in tutto il corpo si è evoluta per la prima volta circa 600 milioni di anni fa, e da allora è stata un punto fermo di quasi tutta la vita animale. Indipendentemente dal fatto che si tratti di un’aquila calva, di una raganella o di un calabrone, la funzione è la stessa: fornire sostanze nutritive e ossigeno per nutrire i tessuti del corpo e smaltire eventuali rifiuti in circolazione.

La maggior parte degli animali ha un solo cuore, ma anche quelli possono variare in modo significativo in termini di design e funzionalità. Il suddetto calabrone ha un sistema circolatorio aperto con un cuore che corre per tutta la lunghezza del corpo e semplicemente versa sangue sugli organi. Il collo estremamente lungo della giraffa africana richiede che questi equini possiedano cuori incredibilmente potenti con spesse pareti cardiache in grado di pompare il sangue in modo efficiente fino al cervello. Il mammifero terrestre più veloce del mondo, il ghepardo, ha anche un cuore incredibilmente veloce e capace di un’accelerazione eccezionale. I fatti scientifici indicano che può raddoppiare la sua frequenza cardiaca a riposo di circa 120 BPM nel corso di pochi secondi.

Perché alcuni animali hanno più cuori

Tracciare un albero evolutivo all’indietro può essere difficile. Gli animali in un albero genealogico a volte perdono tratti che generalmente definiscono le caratteristiche del loro gruppo, come nel caso dei delfini che perdono le gambe e si ritirano per vivere come mammiferi acquatici. Ma i fatti della questione sono che non ci sono mammiferi, rettili, anfibi o uccelli conosciuti con più cuori. Ciò suggerisce che lo sviluppo di più di una pompa cardiaca sia avvenuto molto indietro nell’albero evolutivo. Suggerisce anche che questi cuori aggiuntivi si siano sviluppati dalla necessità di sopravvivere in ambienti estremi o alieni, altrimenti è probabile che si ripresentino in più luoghi. Comprensibilmente, la maggior parte degli animali con più cuori sembra piuttosto estranea agli umani.

Una delle creature più primitive e onnipresenti con più cuori è il lombrico. I cinque cuori di questo verme sono più prototipi di un cuore che quello reale, poiché sono essenzialmente solo vasi sanguigni specializzati. Sulla base dei fatti noti, si può sostenere che gli scarafaggi abbiano 13 cuori, anche se alcuni scienziati sostengono che possieda invece un solo cuore con 13 camere. Per le hagfish, la scarsa qualità dell’acqua in cui vivono richiede un sistema circolatorio in grado di filtrare, e il risultato è una serie di quattro cuori che possono continuare a funzionare per un giorno e mezzo intero senza ossigeno. Sia le seppie che i calamari possiedono tre cuori, un’evoluzione che hanno adattato anche per rimediare alle difficoltà uniche degli ecosistemi acquatici che abitano.

Quanti cuori ha un polpo?

In effetti, i sistemi circolatori dei calamari e delle seppie sono funzionalmente gli stessi del polpo – una rivelazione che si riduce al fatto che sono tutti imparentati sotto la classe Cephalopoda. Funzionalmente, i cefalopodi condividono un’anatomia simile per sopravvivere in ambienti simili tra loro. Cephalopoda in realtà si traduce in “testa piede”, e sono tutti composti da una testa che funge da punto di ancoraggio per otto o più braccia e un piede che li aiuta a navigare nell’acqua. Il numero e la natura di queste braccia può variare a seconda dell’animale, ma le specie di polpo sono particolarmente sviluppate. I loro otto tentacoli sono altamente sensibili e capaci di abilità motorie incredibilmente fini, e i polpi hanno già sviluppato nove cervelli. Un cervello centrale funge da percorso centrale per otto cervelli separati, ciascuno responsabile di un diverso tentacolo.

Allo stesso modo, i polpi e altri cefalopodi hanno sviluppato tre cuori. Tutti e tre questi cuori si trovano all’interno della testa dell’animale, con il cuore sistematico che funge da pompa circolatoria primaria e due cuori branchiali che assistono. Questo non è funzionalmente così diverso da come funziona il cuore in altre creature, anche se suddivide i compiti. I due cuori branchiali prelevano sangue puro ricco di ossigeno e lo pompano attraverso le branchie del polpo in modo che l’ossigeno e le sostanze nutritive possano essere distribuiti in tutti i tessuti remoti del corpo. Una volta che questo sangue finisce il suo ciclo, tornerà al cuore sistematico dove sarà pressurizzato e rimandato indietro attraverso il ciclo.

Le dimensioni e il volume delle estremità di un polpo aiutano a spiegare in parte perché questi cefalopodi potrebbero aver bisogno di un sistema circolatorio così specializzato, ma anche le elevate quantità di energia necessarie per mantenere ossigenati nove cervelli separati potrebbero essere un fattore importante. Il nautilus è l’unico cefalopode a non avere tre cuori, ed è sia fisiologicamente meno complesso che significativamente più sedentario sia del calamaro che del polpo. Ma solo perché questo esclusivo design a tre pompe sviluppato per necessità evolutive non significa che sia perfettamente efficiente. I polpi hanno due modalità principali di navigazione: strisciare lungo la superficie del fondo marino e usare i loro tentacoli e la corrente per spingersi in avanti. I polpi si affidano principalmente alla precedente modalità di navigazione perché il loro cuore sistematico smette effettivamente di funzionare nel processo. Questa incapacità di esercitare se stessi per lunghi periodi di tempo potrebbe aver contribuito a sviluppare metodi di caccia all’imboscata e mimetizzazione ambientale come meccanismo di difesa primario.

Perché i polpi hanno il sangue blu?

Il mistero dietro il sangue blu di un polpo è in realtà fondamentale per comprendere il suo bisogno di tre cuori. Il sangue umano appare rosso quando lascia il corpo a causa della presenza di una proteina a base di ferro chiamata emoglobina. I polpi utilizzano invece una proteina derivata dal rame nota come emocianina. L’emocianina è la più pesante delle due e la sua struttura chimica unica assicura che il suo sangue appaia blu quando viene versato. I polpi si sono dimostrati molto efficienti nell’usare tutto l’ossigeno che i loro cuori pompano attraverso il loro corpo, ma questo potrebbe non essere un segno che hanno sistemi circolatori efficienti e più un risultato di necessità. L’emocianina è efficace solo circa un quarto dell’emoglobina nel trasportare l’ossigeno, richiedendo quindi tre cuori separati con due specializzati per la circolazione e uno per l’elaborazione.

Gli studi su una specie di polpo che appare nel gelido Antartico potrebbero far luce sul motivo per cui questi animali hanno sviluppato una proteina apparentemente inefficiente nella loro composizione del sangue. Questa specie — il Pareledone charcoti – mostra concentrazioni considerevolmente più elevate di emocianina nel sangue: circa il 40% in più rispetto a qualsiasi altra specie di polpo osservata. Questo non sembra essere casuale. I ricercatori ritengono che questo cambiamento fisiologico abbia lo scopo di aiutare questi polpi ad adattarsi a condizioni più fredde in cui i tassi di scambio di ossigeno sono molto meno efficienti. Allo stesso tempo, questi polpi erano ancora in grado di regolare e persino superare la loro efficienza circolatoria quando venivano collocati in acque più calde.

Esistono oltre 300 specie di polpi sul pianeta e sono riusciti a ritagliarsi una nicchia praticamente in tutti i principali corpi di acqua salata. L’alto livello di adattabilità del polpo gli ha permesso di sopravvivere a temperature e ambienti estremi, e questo potrebbe essere dovuto al suo cuore stranamente inefficiente. Potrebbe persino aiutare i polpi a resistere meglio al cambiamento climatico in arrivo.

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