Comunicazione animale

In più abbiamo un organo sensoriale da contatto che serve per la discriminazione dei cibi. In

più c'è un organo in certi vertebrati, in particolare pesci, un organo sensoriale da contatto che

è indipendente dal sistema respiratorio, il sistema vomero-nasale. È vicino al sistema

respiratorio, può essere slegato o direttamente in connessione ma è indipendente. Le

molecole odorose vengono mediante un contatto, viene appoggiata lì la molecola odorosa.

Nei pesci è posto al di sopra della bocca, ha un ingresso e un uscita. Parte dell'aria viene

convogliata verso l'organo vomero nasale. È presenta anche in alcuni vertebrati terrestri, in

certi rettili ma non in tutti, nei serpenti e nelle lucertole c'è, nei primati è presente ma non in

tutti, ha una distribuzione abbastanza disomogenea.

L'organo vomero-nasale è un organo aggiuntivo in certi mammiferi e rettili, è un organo di

chemiorecezione da contatto. È una deviazione del sistema respiratorio ed è posto tra la

cavità nasale e la bocca e lì entrano delle molecole odorose che vengono convogliate lì

tramite il contatto. Arrivano quando l'animale va a toccare, a prendere delle sostanze

particolari, come quando va ad annusare l'urina del conspecifico, la prende con la bocca ed

ha un comportamento particolare, detto di flemming, tira su il muso in modo da convogliare

l'urina nell'organo vomero-nasale, dove le molecole odorose verranno a contatto con

l'epitelio olfattivo, si vede molto negli ungulati. Spesso gli animali si annusano naso-naso con

le parti umide del naso in modo che le molecole odorose dell'uno passino all'altro.

Il guizzare la lingua dei rettili, dei serpenti, la lingua va a toccare spesso il substrato e

permette di raccogliere molecole dall'ambiente circostante e portarle nell'organo vomero-

nasale.

Il ricevente raccoglie il segnale chimico e deve poi comportarsi di conseguenza. I segnali

cimici solo parzialmente danno informazioni di tipo direzionale, possono dare informazioni

direzionali grazie al gradiente di intensità, la differente concentrazioni di molecole

nell'ambiente circostante, tuttavia non è così netta. Gli animali devono mettere a punto dei

sistemi per capire da dove viene emesso questo segnale per dare una risposta efficace. Se

abbiamo un solo gradiente di intensità, gli animali fanno dei movimenti che gli permettono di

rimanere a sul gradiente o di andare via dalla concentrazione di molecole, in base a cosa

dice il segnale. Un segnale riproduttivo deve essere seguito, se è un segnale di allarme

cercherà di andar via dalla concentrazione di molecole. Gli animali fanno delle cinesi, dei

movimenti circolari per rimanere in quella concentrazione di molecola, o fanno dei movimenti

dritti per allontanarsi dalla concentrazione di molecole , dette tassie.

Questo non permette una grande efficienza nella direzionalità della risposta, quello che viene

fatto dalla stragrande maggioranza degli organismi pluricellulari, complessi, hanno evoluto

sistemi efficaci, in modo da direzionarsi meglio verso la fonte. Per fare questo campionano

simultaneamente l'ambiente circostante con lo stereolfatto, due organi di recezione posti ai

lati del corpo, di solito ai lati del capo. più son distanti meglio è, le antenne di molti crostacei,

artropodi, le due antenne hanno questa funzione, distanziare gli organi di ricezione e

campionare simultaneamente le molecole da un lato e dall'altra. Questo prevede che ci sia

un capo ed un corpo abbastanza strutturato per fare questo.

Oppure possono fare un campionamento sequenziale, stime di intensità fatte nel tempo in

due posti adiacenti e lo possono fare animali che hanno un collo.

SI può anche avere una comparazione binaria di assenza presenza, se esce fuori dal campo

odoroso si inclina fino a trovare di nuovo il cono odoroso.

Alcuni animali sono in grado di stimare il gradiente longitudinale della traccia in base al

momento in cui è stata deposta la traccia, riescono a percepire l'età della traccia, quando il

cane trova una traccia e va sue giù campiona con il naso dove la traccia è più recente e si

direziona di conseguenza. Le formiche tipicamente seguono una traccia odorosa che le

compagne lasciano lungo il percorso, vengono utilizzate le antenne in modo sequenziale,

viene seguita la traccia perché le due antenne toccano zone dove c'è la molecola del

feromone di traccia, mentre l'altra antenna non percepisce niente, la formica fa un angolo di

conseguenza e si direziona, riuscendo a seguire la linea tracciata dalla compagna. Se noi

tagliamo un antenna fa fatica ma riesce comunque a cavarsela, se le incrociamo inizialmente

fa percorsi poco efficaci fino a che non si riesce comunque a direzionare.

Il serpente è un caso di campionamento, i maschi riescono a seguire la traccia lasciata dalla

femmina sul substrato, i maschi la seguono e vanno nella direzione giusta con un

campionamento sequenziale della traccia e degli oggetti lungo la traccia. Se ci sono dei

sassi, la femmina si appoggia con il corpo sul lato del sasso, poso nella direzione di marcia,

si aiuta con il corpo per procedere appoggiandosi su un solo lato del sasso. Il maschio tira

fuori la lingua, fa un campionamento dalle due parti del sasso e trova che c'è maggiore o

solo deposizione di traccia di molecola da un solo lato e non dall'altro e capisce la direzione

verso cui andare, posizionandosi nella direzione opportuna per seguire la femmina.

Quando i feromoni sono volatili e ci sono delle turbolenze, le correnti prendono il

sopravvento alla semplice diffusione, è difficile capire come l'animale riesca a trovare il

segnalatore. In condizioni di turbolenza gli animali comunque riescono a trovare il

segnalatore mettendo a punto strategie, ad esempio una falena riesce a ritrovare la femmina

seguendo la traccia, il maschio ha una strategia semplice, quando l'animale si trova dentro il

pennacchio di odore portato dal vento in modo turbolento. Il maschio vola quando è fuori dal

pennacchio vola in maniera perpendicolare rispetto al vento, quando percepisce le molecole

odorose vola controvento, fino ad arrivare alla femmina.

Come si studiano i segnali chimici

La comunicazione antica è il più antico sistema di comunicazione, il primo che si è evoluto, lo

studio della comunicazione chimica invece è più recente, prima sono stati studiati segnali di

tipo sonoro e visivo. Questo per uno scarso senso dell'olfatto dell'uomo rispetto ad altre

specie animali e quindi per individuare i segnali chimici per l'uomo è stato complesso. I

messaggi chimici sono piuttosto complessi, spesso costituiti da varie componenti, sapere poi

qual è la componente attiva non è tanto semplice. Uno dei vantaggi della segnalazione

chimica è poco costosa perché basta produrre piccole quantità del segnalatore. È un

vantaggio per chi segnala ma è una difficoltà per chi le studia. Solo recentemente sono stati

messia punto strumenti per raccogliere ed analizzare le molecole. Un altro problema

riguarda la sintesi chimica, che spesso è complicata. Per capire effettivamente che una certa

componente di un segnale complesso funziona come feromone, noi dobbiamo

necessariamente sintetizzare quel composto e riproporlo agli animali e vedere se

effettivamente risponde o meno. Spesso fino a tempi recenti, la sintesi delle molecole non è

una cosa facile.

Lo studio dei feromoni è cominciato nel 19esimo secolo, quando un entomologo, Jean Henri

Fabrè, ebbe un'intuizione mentre lavorava nel suo studio con delle farfalle monarca. Aveva

delle femmine vergini chiuse in delle gabbiettine ed entrarono dei maschi che andarono

proprio verso le femmine, quindi ipotizzò l'esistenza di un segnale chimico. Fece poi un

esperimento chiudendo le femmine in gabbie in cui a vista è coperta ma le molecole

potevano passare, i maschi quindi andarono lo stesso verso le femmine, questo esperimento

avvalorò la sua ipotesi. A quei tempio non si avevano mezzi per analizzare questi segnali. Il

primo feromone identificato chimicamente è il bombicolo, una catena carboniosa che

rappresenta il feromone sessuale del Bombyx mori, identificato negli anni '60. Come mai

proprio questo feromone? Il motivo è che si poteva avere una grande quantità di prodotto

dato che questi insetti venivano allevati per scopi commerciali e quindi si poteva raccogliere

una grande quantità di materiale da analizzare. Furono usate mezzo milione di farfalle per

raccogliere 6 mg di materiale, il minimo che poteva essere analizzato. Oggi con una sola

farfalla si riesce ad andare ad analizzare i composti emessi a scopo feromonale.

Come possiamo accorgerci che c'è un segnale chimico nella comunicazione? Osservando il

comportamento. Dobbiamo studiare ed osservare per vedere se qualche comportamento

possa essere mediato da feromoni. Ad esempio un mammifero che annusa una traccia, una

formica che segue un percorso, una farfalla che muove l'antenna, queste sono cose che

avvalorano. Poi devo fare un saggio che dimostri la veridicità dell'ipotesi. Ad esempio i

serpenti giarrettiera escono dallo svernamento in primavera, le femmine escono dai siti del

letargo e sono subito seguite da un gruppo di maschi che vengono attratti. C'è un qualche

tipo di segnale, potrebbe essere un segnale olfattivo o uno visivo. Per capire se il

comportamento è mediato da segnali chimici io faccio un saggio biologico. Un semplice

saggio può essere di far stare una femmina sopra la carta poi offro la carta ai maschi e

vediamo se la seguono.

Spesso i bioassay, i saggi biologici, sono molto semplici. I maschi seguono la carta che non

ha nessuna forma della femmina. I saggi biologici sono il primo passo per capire

effettivamente se i comportamenti che osservo sono mediati da segnali chimici. Ma come li

devo programmare questi saggi biologici? A volte fare un saggio biologico o impostandolo in

modo sbagliato ci fa arrivare a delle conclusioni non corrette. Prima di tutto devo cercare

qualcosa di misurabile nell'animale che osservo, ma non tutti i comportamenti sono idonei

per capire se viene usato un segnale chimico. Devo quindi avere

1) misura attendibile del comportamento.

2) deve essere un comportamento facilmente misurabile ed osservabile

3) deve essere fatto in condizioni standard, bisogna essere attenti a determinati parametri,

inutile saggiare l'attività sessuale se gli animali non sono nelle condizioni giuste. Non posso

proporre un feromone sessuale ad animali che non sono pronti alla riproduzione, animali che

non hanno raggiunto la maturità sessuale e siano di sesso diverso. Poi possiamo

discriminare feromoni diversi, uno a cui rispondono solo i maschie non le fe