L’Arte della Navigazione nella Vita Microscopica e Macroscopica

Chi avrebbe mai pensato che il campo magnetico terrestre potesse essere la chiave per l’orientamento di molti esseri viventi? Eppure, dalle rondini alle tartarughe marine, dalle balene alle api, sembra che queste creature utilizzino questa forza invisibile per compiere viaggi epici attraverso distanze incredibili

 di Paola De Michelis

Il campo magnetico terrestre funge come una sorta di bussola segreta per una vasta gamma di creature, offrendo una guida cruciale per la loro navigazione nell’ambiente. Questa forza invisibile è vitale per l’orientamento di molti esseri viventi come uccelli migratori, tartarughe marine, balene e persino alcuni insetti e batteri, consentendo loro di percorrere lunghe distanze con precisione.

Utilizzando principalmente l‘inclinazione del campo magnetico, questi animali combinano queste informazioni con segnali celesti come la posizione del Sole e delle stelle. Tuttavia, la comprensione dettagliata di come gli animali utilizzino il campo magnetico per orientarsi durante la loro navigazione è ancora incompleta.

Dal macroscopico….

Recentemente, gli scienziati hanno fatto importanti progressi nell’integrazione dei dati sulle migrazioni delle oche frontali, che viaggiano dalla Siberia alla Germania durante la loro migrazione autunnale. I dati raccolti in relazione alle traiettorie seguite sono stati confrontati con le misurazioni del campo magnetico  registrate dai satelliti Swarm dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA). Questo approccio ha portato allo sviluppo di una nuova metodologia di ricerca che collega la forza e la direzione del campo magnetico ai percorsi di volo degli uccelli migratori. Grazie a questo studio è emerso che durante le tempeste magnetiche, causate dall’attività solare, il volo degli uccelli migratori è stato alterato in concomitanza delle intense e rapide variazioni del campo magnetico terrestre, deviando dalla loro rotta migratoria verso il Nord. Un fatto, questo, che conferma il ruolo del campo magnetico terrestre nella navigazione degli animali e rilancia la necessità di ulteriori ricerche per comprendere appieno come gli animali utilizzino questa capacità di navigazione magnetica.

Si è appurato che proteine specifiche, come i criptocromi diffusi in diverse forme di vita, possano avere un ruolo fondamentale nella percezione della forza magnetica. Queste proteine potrebbero agire come veri e propri sensori magnetici, trasmettendo informazioni cruciali alle cellule dell’organismo e consentendo agli animali di orientarsi nel loro ambiente. Tuttavia, nonostante numerosi studi e ricerche, il meccanismo esatto di questa straordinaria capacità rimane avvolto nel mistero, rappresentando una sfida affascinante per gli scienziati di tutto il mondo. Decifrare questo enigma potrebbe non solo svelare i segreti della navigazione animale, ma anche portare a nuove scoperte nel campo della biologia e della neuroscienza.

 …. al microscopico

 Anche a livello microscopico alcuni minuscoli esseri viventi sono in grado di percepire e reagire al campo magnetico terrestre. Si tratta di batteri magnetotattici, piccoli microorganismi che vivono nell’ambiente acquatico. Grazie ai magnetosomi, strutture che ospitano cristalli di magnetite o grigite, possono orientarsi lungo le linee del campo magnetico terrestre. Questa caratteristica migliora la loro sopravvivenza e la loro abilità nel navigare attraverso ambienti acquatici. La capacità di orientamento sembra addirittura consentire loro di individuare la profondità ottimale per la loro crescita, dimostrando ancora una volta la straordinaria adattabilità della vita microscopica agli stimoli ambientali.

[su_table responsive=”yes” alternate=”no”]

Table

[/su_table]

A sinistra: Esempio di batterio magnetotattico contenente una catena di magnetosomi in rosso, simile a un filo di perle all’interno del batterio (foto LabRoots.com). A destra: cristalli di magnetite. (Di Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0, CC BY-SA 3.0 )

Le potenzialità dei batteri magnetotattici nel percepire e rispondere al campo magnetico e alle sue variazioni hanno generato interesse in vari settori, tra cui la medicina e l’ingegneria. In ambito medico si sta esplorando l’impiego di batteri modificati geneticamente per la somministrazione mirata di farmaci o terapie, direzionandoli verso specifiche aree del corpo umano tramite campi magnetici esterni. In campo ingegneristico la ricerca ha stimolato lo sviluppo di nuove tecnologie, come micro-robot e nanomateriali, capaci di orientarsi e muoversi in ambienti complessi sfruttando i magnetosomi. Tuttavia, è importante notare che queste applicazioni sono ancora in fase di studio. Richiedono ulteriori sviluppi e valutazioni prima di poter essere impiegate efficacemente nei settori medico e ingegneristico.

Per approfondire

•  “Navigazione Animale” di Floriano Papi su Enciclopedia della Scienza e della Tecnica 2007
• “Le nostre conoscenze sui batteri magnetici potrebbero aiutarci nella ricerca sui nanorobot medici” di Paolo Sudiro
• “Un viaggio tridimensionale alla scoperta dei batteri magnetotattici” di Francesco Centorrino
• Swarm yields new insight into animal migration