Autore testo: Andrea Alessandri
Autore foto: Daniele Comin –
www.pbase.com/daniele_comin
La simbiosi tra anemone e pesce pagliaccio è conosciuta da tutti, sub e non,
frequentatori più o meno assidui delle barriere coralline. Ma sono molti gli
aspetti e gli equilibri di questa simbiosi che da decenni affascina e
incuriosisce gli studiosi. Il primo e più scontato è la protezione: al riparo
tra i tentacoli urticanti dell’anemone i pesci pagliaccio possono prosperare. E
fin qui niente di nuovo direte. Cominciamo dall’inizio.
La vita sociale del pesce pagliaccio dalle due bande (A.Bicinctus),
nel Nord del Mar Rosso, è segnata dalla necessità di accaparrarsi la migliore
location per la propria abitazione: l’anemone
Entacmaea quadricolor, caratterizzata
da grandi tentacoli a bulbo fra i quali anche le femmine adulte di grandi
dimensioni possono trovare rifugio dai predatori. La corsa per occupare
E. quadricolor
rispetta un preciso ordine sociale: i grandi adulti relegano i giovani, di
minori dimensioni, fra i tentacoli più esili di
Heteractis Crispa. I suoi lunghi tentacoli
affusolati sono un riparo sufficiente per i giovani pesci pagliaccio ma possono
anche costituire parte del territorio di un gruppo di adulti. Già perché l’idea
che ad ogni anemone corrisponda una breeding couple (la grande femmina
dominante, il suo partner – secondo per rango e dimensioni- e giovani di piccole
dimensioni) è sostanzialmente sbagliata.
Il territorio di un grande adulto può comprendere diversi anemoni, dell’una e
dell’altra specie nel raggio di qualche metro con un grande anemone di solito
centrale. E con grande dedizione il padrone di casa protegge il suo habitat dai
famelici predatori, tra gli altri i pesci farfalla fasciati (Chaetodon
fasciatus), e dai competitors della propria
specie. Il che prevede appunto l’allontanamento dei subadulti da
E. quadricolor
(1) .
La suddivisione dell’habitat ricorre in molti organismi, in fondo ogni stadio
della vita necessita di particolari requisiti ambientali per permettere al
maggior numero di individui della specie di crescere e riprodursi. Allo stesso
tempo però questa rigida organizzazione sociale contribuisce a definire anche la
distribuzione delle anemoni E. quadricolor e H. Crispa
nel reef del Mar Rosso. Come lo vediamo ora.
Nel suo pattugliare il territorio facendo da spola da un anemone all’altro il
pesce pagliaccio dalle due bande (A.bicinctus)
non è costantemente presente nell’anemone. Ed è sorprendente osservare cosa
accade a quest’ultimo in assenza del suo inquilino. Nel giro di poche ore i
bulbi apicali che caratterizzano
E. quadricolor, l’unico anemone che ne sia
dotato, scompaiono e i tentacoli assumono una forma più esile. Durante il giorno
poi l’anemone può doversi ritirare completamente nelle fessure del reef come
difesa estrema dagli attacchi dei pesci farfalla fasciati (Chaetodon
fasciatus) (2). La sopravvivenza
dell’anemone sul lungo periodo è allora legata a doppio filo alla presenza del
pesce pagliaccio.
Confinato all’interno della fessura giorno dopo giorno l’anemone viene privato
della possibilità di espandere i suoi tentacoli alla ricerca di piccole prede e
plankton. A questo punto si dirà che comunque l’anemone ha a disposizione
l’intera notte per procacciarsi il cibo (dato che i pesci farfalla sono attivi
solo durante il giorno) e che quindi non ci sia grande differenza da un anemone
abitato da pesci pagliaccio ad uno sfitto. In realtà diversi studi hanno
rilevato una maggior mortalità delle anemoni senza inquilino. A questo si
aggiunge una crescita tre volte più rapida in anemoni abitati da pesci
pagliaccio (3). Si potrebbe poi notare come pesci pagliaccio della stesso tipo
assumano colorazioni differenti in base all’anemone abitato. Qualcuno più nero,
qualcuno più arancione (4).
Nell’atollo di Ari, Maldive,
A. Clarkii
ricorre in due anemoni in particolare: H.Magnifica
e
H. Haddoni
con pattern di colore diversi a seconda dell’anemone occupato. Da cosa dipende
il colore? Dalla quantità di carotenoidi che i pesci pagliaccio assumono con la
dieta, dieta che è fortemente influenzata dal tipo di anemone e dall’esposizione
alla luce solare. I carotenoidi sono molecole complesse, lipidi che nei
vertebrati (pesci compresi) vengono trasformati in vitamina A. Per essere più
chiari sono le stesse molecole che conferiscono il colore arancione alle carote
(da cui il nome carotenoidi). È stato quindi ipotizzato che la simbiosi abbia un
ruolo importante nel determinare non solo ordine sociale e dimensioni ma anche
il colore del pesce pagliaccio! (5)
Si è arrivati a dimostrare che la loro presenza permetta all’anemone di
riprodursi per fissione (asessualmente) più volte di quanto non facciano gli
anemoni sfitti. Come si spiegano allora tante differenze?
A discapito delle apparenze c’è un altro protagonista in questa affollata
simbiosi: le zooxantelle, alghe unicellulari contenute in speciali vacuoli nelle
cellule di numerose specie di corallo. Negli anemoni sono concentrate in
particolare nella zona eufotica del tentacolo, quella cioè che permette la
migliore esposizione al sole. E qui il discorso si complica.
Le zooxantelle sono organismi fotosintetici. Attraverso la fotosintesi sono
quindi in grado di produrre carboidrati e ossigeno (come ‘scarto’ delle reazioni
di fotosintesi). I carboidrati sono molecole fondamentali per le cellule: sono
il mattone che ne permette la vita (costituiscono il mezzo che la cellula ha per
assimilare carbonio che funge a sua volta da scheletro per la formazione di
molecole più complesse, come le proteine ad esempio, e da mattone per le
reazioni di ‘respirazione’ cellulare). A questo punto la simbiosi dovrebbe
essere ad esclusivo vantaggio dell’anemone e del p.pagliaccio. Ma non è così.
La cellula, anche quella delle zooxantelle, necessità di due componenti in modo
diverso fondamentali: le ammine e i fosfati (6). Le ammine sono gruppi che
contengono N (azoto) e sono un elemento essenziale degli amminoacidi che a loro
volta costituiscono le proteine, molecole che di fatto regolano tutti i processi
metabolici della cellula. I fosfati costituiscono invece parte degli gli
ingranaggi essenziali per il trasferimento dell’energia da un componente
cellulare ad un altro: adenosintrifosfato (ATP) e la sua forma ridotta ADP.
Per poter crescere e riprodursi la cellula ha bisogno di grandi quantità di
energia (molte molecole di ATP) e numerose proteine con le più disparate
funzioni (proteine di struttura, enzimi, pompe transmembrana ecc.). Le
zooxantelle hanno quindi bisogno per poter sopravvivere (cioè eseguire la
fotosintesi da cui traggono nutrimento) anche di nitrati e fosfati ed entrambi
sono contenuti discolti nell’acqua in quantità limitate, sopratutto nel reef. Ma
proprio ammine e fosfati sono contenuti nei prodotti di scarto della digestione
animale: nel nostro caso dei polipi dell’anemone ma sopratutto del pesce
pagliaccio. E proprio questi garantiscono alle alghe unicellulari i componenti
di cui necessitano.
Il trasferimento di azoto, carbonio e fosforo dal pesce pagliaccio all’anemone e
in parte da questo alle zooxantelle intracellulari è la vera chiave di volta che
permette l’equilibrio di questa simbiosi. Non tutti i nutrienti ingeriti sono
infatti assimilati dal pesce che in più espelle gli scarti del proprio
metabolismo. In particolare l’azoto è espulso sotto forma di ioni ammonio che,
neanche a dirlo, è proprio la forma che i cnidari assumono più facilmente.
L’azoto e i carbonati sono una risorsa preziosa per le zooxantelle e
relativamente rari nella forma disciolta in acqua al punto tale da determinarne
la capacità di eseguire le reazioni di fotosintesi, la loro capacità quindi di
nutrimento e di conseguenza di replicarsi per mitosi. Indirettamente, visto il
contributo nutrizionale che le zooxantelle costituiscono per l’anemone, è anche
quest’ultimo a trarre vantaggio dalla presenza del pesce pagliaccio.
L’intero meccanismo è altamente regolato. Un eccesso di zooxanthelle impedirebbe
la sopravvivenza dei polipi dell’anemone che infatti ne digerisce la parte in
eccesso. Una riduzione importante nel numero di alghe unicellulari priverebbe
l’anemone di risorse importanti di nutrimento. Gli stress ambientali poi (ad
esempio un aumento della temperatura o eccessiva irradiazione) possono innescare
processi di autodistruzione cellulare (apoptosi) nelle cellule dell’anemone in
risposta a prodotti di scarto delle reazioni che avvengono nelle zooxantelle.
Ecco quindi che l’assenza del pesce pagliaccio fa si che i tentacoli di
E.quadricolor e H Crispa si riducano, il metabolismo rallenti e la stessa
crescita e riproduzione siano limitate. Lo stesso cambiamento nella morfologia
dei tentacoli (energeticamente dispendiosa per l’anemone) sembra poi spiegarsi
con la necessità di garantire la massima esposizione alla luce per i suoi ospiti
fotosintetici (7).
Qualcuno potrebbe a questo punto chiedersi: e di notte quando sicuramente le
alghe unicellulari non eseguono la fotosintesi e anzi consumano ossigeno?
Pur senza trarre conclusioni affrettate c’è chi ha cercato di dare una
spiegazione ad uno strano comportamento del pesce pagliaccio. Tornati nella
Marine Science Station ad Aqaba (Mar Rosso), dove sono stati condotti la maggior
parte degli studi citati, un nutrito gruppo di ricercatori ha osservato per
lunghi mesi l’insolita attività notturna dei pesci pagliaccio tra i tentacoli
del proprio anemone (8).
Tutti i sub lo sanno, quante volte durante le immersioni diurne abbiamo visto
pesci pagliaccio sostare guardinghi sospesi a mezz’acqua sopra il proprio
ospite? Di notte invece il pesce pagliaccio se ne rimane al sicuro tra i
tentacoli dell’anemone ma contrariamente a quanto si è soliti credere l’attività
si fa frenetica. Il pesce pagliaccio, con rapidi e vigorosi movimenti delle
pinne caudale e pettorale, aumenta le turbolenze e il flusso di acqua attraverso
i tentacoli di fatto incrementando gli scambi di gas nei tessuti dell’anemone. I
grandi anemoni non sono in grado di aumentare da soli il circolo d’acqua fra i
tentacoli risolvendo l’ipossia in cui possono incorrere nelle ore notturne. E
proprio il flusso d’acqua è uno dei fattori abiotici più importanti per la vita
degli invertebrati marini sessili (fra cui gli anemoni appunto). Altri studi
vanno fatti per chiarire quanto questa condizione di ipossia sia dovuta o
aumentata dalla presenza delle zooxantelle ma è affascinante pensare che questo
delicato equilibrio tra alghe unicellulari, anemoni e pesci pagliaccio abbia
trovato così numerose strategie per rispondere alle sfide quotidiane della vita
marina.
Note
(1) Host preference and habitat segregation
among Red Sea anemonfish: effects of sea anemone traits and fish life stages.
Huebner L.K. Mar Ecol Prog Ser (464) 2012.
(2) Effects of anemonfish on giant sea anemones: expansion behavior, growth and
survival; Porat D. e Chadwick- Furman, Hydrobiologia (530) 2004.
(3) Growth, reproduction and survival of a tropical sea anemone (actinaria):
benefits of hosting anemonefish. Holbrook S.J.; Schmitt R.J. Coral Reefs (24)
2005
(4) Field guide to anemone fishes and their
host sea anemones, Fautin D.G., Allen G.R. Western Australian Museum, 1992.
(5) Effect of dietary carotenoids on skin color
and pigments of false clownfish, A.Ocellaris, Cuvier. Yasir I., Qin J.G. Journal
of world acquaculture society, 41 (3), 2010
(6) Benefits to host sea anemones from ammonia
contributions of resident anemonfish. Roopin M., Chadwick E. Journal of
experimental marine biology and ecology (370) 2009.
(7) The biology of coral reefs. C.R. Sheppard Oxford University Press, 2009
(8) Anemonefish oxigenate their anemone hosts at night. Szczebak et al., Journal
of experimental biology (216) 2013
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