Scudo ombelicale del ratto spinoso africano

A differenza di coccodrilli, tartarughe, lucertole, dinosauri e pesci, che possiedono placche e squame ossee, i mammiferi hanno da tempo sostituito il carapace dei loro antenati con uno strato isolante di peli.

Si pensa che gli armadilli, che hanno un guscio difensivo e succulento di ossa sovrapposte, siano l’unica anomalia vivente. Tuttavia, un nuovo studio è stato pubblicato sulla rivista iScienza È stato inaspettatamente dimostrato che i topi spinosi africani generano strutture simili sotto la pelle della coda, che finora sono state in gran parte sconosciute.

La scoperta è stata fatta durante una scansione TC di routine di campioni museali per OpenVertebrate, un’iniziativa per fornire modelli 3D di organismi vertebrati a ricercatori, educatori e artisti.

“Stavo scansionando un esemplare di topo dallo Yale Peabody Museum, e le loro code sembravano anormalmente scure”, ha detto il coautore Edward Stanley, direttore del Digital Imaging Lab presso il Florida Museum of Natural History.

Supponiamo dapprima che lo scolorimento sia causato da un difetto introdotto durante la conservazione del campione. Ma quando, diversi giorni dopo, analizzò i raggi X, Stanley notò una caratteristica inconfondibile che gli era familiare.

“Il mio intero dottorato di ricerca si è concentrato sullo sviluppo dell’ostoderma nelle lucertole. Una volta elaborate le scansioni del campione, la coda era chiaramente ricoperta di osteodermi”.

I ratti spinosi ossuti sono stati osservati almeno una volta prima e sono stati notati dal biologo tedesco Jochen Niethammer, che ha paragonato la loro architettura alla pietra medievale in un articolo. Pubblicato nel 1975. Niethammer ha interpretato correttamente le placche come un tipo di osso, ma non ha mai dato seguito alle sue osservazioni iniziali, e il gruppo è stato ampiamente ignorato per decenni, fino a quando gli scienziati hanno scoperto un’altra particolarità apparentemente non correlata ai topi spinosi.

UN Studio del 2012 Questo comprovato ratto spinoso può rigenerare completamente il tessuto ferito senza lasciare cicatrici, un’abilità comune nei rettili e invertebrati Ma non era precedentemente noto nei mammiferi. La loro pelle è anche particolarmente fragile, lacerandosi con quasi un quarto della forza necessaria per ferire la pelle di un normale topo. Ma i topi spinosi possono guarire due volte più velocemente dei loro parenti stretti.

I ricercatori, sperando di trovare un modello per la rigenerazione dei tessuti umani, hanno deciso di mappare i percorsi genetici che conferiscono ai topi spinosi le loro straordinarie capacità di guarigione. Uno di questi ricercatori, Malcolm Madden, aveva un laboratorio nell’edificio di fronte all’ufficio di Stanley.

“I topi spinosi possono rigenerare la pelle, i muscoli, i nervi, il midollo spinale e forse anche il tessuto cardiaco, quindi teniamo una colonia di queste rare creature per la ricerca”, ha detto Madden, professore di biologia all’Università della California. Università della Florida L’autore principale dello studio.

Madden e colleghi hanno analizzato lo sviluppo degli osteodermi dei topi spinosi, confermando che in realtà sono simili a quelli degli armadilli ma molto probabilmente si sono evoluti indipendentemente. L’osteoderma è anche diverso dalle squame dei pangolini o dalle piume di ricci e istrici, che sono composte da cheratina, lo stesso tessuto di cui sono fatti i capelli, la pelle e le unghie.

Esistono quattro generi di topi spinosi, che appartengono tutti alla sottofamiglia Deomyinae. Tuttavia, a parte le somiglianze in DNA E forse la forma dei loro denti, gli scienziati non sono stati in grado di trovare una singola caratteristica che hanno in comune classificare È questo gruppo che lo distingue dagli altri roditori.

Sospettando che le loro differenze potessero essere solo profonde, Stanley esaminò altri esemplari da museo di tutte e quattro le razze. In tutti si è scoperto che le code spinose dei topi erano ricoperte dalla stessa guaina ossea. I parenti più stretti di Deomyinae, i gerbilli, erano privi di osteodermi, il che significa che il tratto si era evoluto solo una volta, nell’antenato dei precedenti topi spinosi divergenti.

La presenza ubiquitaria di osteodermi nel gruppo indica che svolgono un’importante funzione protettiva. Ma quale potesse essere quella funzione non era immediatamente chiaro, data un’altra curiosa caratteristica dei topi spinosi: le loro code sono insolitamente staccabili. La perdita della coda è così comune in alcune specie di ratti spinosi che circa la metà degli individui di un dato gruppo ne è priva in natura.

“È stato un vero grattacapo”, ha detto Stanley. I ratti spinosi sono noti per essere in grado di rimuovere la coda, il che significa che lo strato esterno della pelle si stacca, lasciando muscoli e ossa. Gli individui spesso masticano il resto della coda quando ciò accade.

Nonostante la sua capacità di rigenerarsi, scodinzolare è un trucco che i ratti spinosi possono eseguire solo una volta. A differenza di alcune lucertole, non possono far ricrescere la coda e non tutte le parti della coda si staccano facilmente.

Per scoprire perché i roditori che sembrano ambivalenti nel tenere la coda hanno difficoltà a coprirla con l’armatura, gli autori si sono rivolti a un gruppo di pesci geco del Madagascar. La maggior parte dei gechi non ha la pelle ossuta, ma come suggerisce il nome, i gechi a coda di pesce sono ricoperti da sottili placche sovrapposte e, come i topi spinosi, hanno una pelle incredibilmente fragile che si sfalda alla minima provocazione.

Secondo Stanley, gli osteodermi nei pesci geco e nei topi spinosi probabilmente agivano come una sorta di meccanismo di fuga.

“Se un predatore gli morde la coda, lo scudo può impedire ai denti di affondare nei tessuti sottostanti, che non si separano”, ha detto. La pelle esterna e il suo complemento di rivestimento osseo si ritraggono dalla coda quando vengono attaccati, consentendo al topo una rapida fuga.

Riferimento: “Osteosteoclasts in the Spiny Mouse Mammal Acomys and the Independent Evolution of the Skin Shield” di Malcolm Madden, Trey Polvador, Aroud Polanco, W. Brad Barbazok e Edward Stanley, 24 maggio 2023, disponibile qui. iScienza.
DOI: 10.1016/j.isci.2023.106779