Approfondimenti sulle strutture anatomiche uniche dell'asciidio Halocynthia papillosa ottenuti mediante imaging multimodale

Le ascidie come finestre viventi sul nostro passato

Sulle scogliere rocciose del Mediterraneo, l’aciduo rosso brillante Halocynthia papillosa sembra una macchia semplice e immobile. Eppure questo animale dimesso è uno dei nostri parenti invertebrati più prossimi, collocandosi sull’albero evolutivo accanto ai vertebrati. Capire come è costruito il suo corpo può rivelare come erano organizzati i cordati primitivi e come gli animali marini odierni affrontano oceani in cambiamento. Questo studio utilizza una serie di metodi di imaging moderni, dagli scanner MRI ai potenti microscopi a raggi X, per svelare strutture nascoste nell’armatura, nei nervi e nei tentacoli filtranti dell’ascidia.

Scrutare l’interno di un filtro che vive sulla scogliera

Piuttosto che affidarsi solo a sottili sezioni tissutali, i ricercatori hanno combinato più modalità di osservazione sugli stessi animali. Microscopi ottici convenzionali e una tecnica chiamata Thunder microscopy hanno fornito panoramiche bidimensionali nitide delle ascidie intere e dei loro tessuti. La risonanza magnetica (MRI), simile alle scansioni usate in ospedale, ha prodotto viste tridimensionali dell’intero animale, separando chiaramente la resistente copertura esterna dal corpo molle interno. Un metodo basato sul sincrotrone chiamato tomografia ad alto rendimento (HiTT) ha aggiunto dettagli a raggi X estremamente fini, mentre la microscopia confocale ha catturato la fluorescenza naturale di certi tessuti senza l’uso di coloranti. Insieme, questi approcci hanno permesso al team di ingrandire dalla scala dell’animale intero fino a strutture di pochi micrometri di diametro.

Un’armatura inaspettata di spine luminose

La copertura esterna, o tunica, di Halocynthia papillosa si è rivelata molto più complessa di una semplice pelle. All’interno di questa tunica, gli scienziati hanno osservato fogli stratificati di cellulosa, lo stesso materiale di base presente nelle pareti cellulari vegetali. Vicino alla superficie, gli strati si avvolgono in depressioni a spirale che sostengono spine coniche, formando una sorta di impalcatura tridimensionale. Queste spine sono sormontate da uno strato cuticolare che, sotto luce blu-verde, emette una forte fluorescenza naturale. Negli animali rilassati, le macchie luminose sono separate da zone scure, ma quando gli animali si contraggono, le spine si spostano e si sovrappongono, creando uno scudo fluorescente quasi continuo sulla superficie. Le misure spettrali hanno mostrato che gli animali contratti riflettono molta più luce, specialmente sul lato più colorato del corpo, suggerendo che i cambiamenti indotti dai muscoli nella forma e nell’esposizione dei pigmenti possono alterare l’aspetto dell’animale sullo sfondo della scogliera.

Fibre nervose nascoste e un “cervello” enigmatico

All’interno, il team si è concentrato sul cordone nervoso centrale che collega i due sifoni attraverso i quali scorre l’acqua. In molte ascidie affini, questo cordone si gonfia in un evidente nodo simile a un cervello chiamato ganglio cerebrale. In Halocynthia papillosa, tuttavia, anche le scansioni a raggi X ad alta risoluzione non hanno rivelato un rigonfiamento così evidente; invece corre un lungo cordone uniforme tra due punti di diramazione vicini ai sifoni. Questo cordone si divide ripetutamente e poi avvolge ciascun sifone a formare un anello, con fibre muscolari disposte in fasci ordinati accanto ad esso. Una struttura chiamata tubercolo dorsale, posta appena davanti al sifone orale, forma un imbuto gelatinoso con corna rialzate e si trova direttamente sopra uno di questi punti di diramazione. Lavori precedenti in altre specie suggeriscono che questa regione ospiti probabilmente la principale concentrazione di cellule nervose, ma qui non può essere distinta solo per forma, ipotizzando un’organizzazione diversa del “cervello” in questa specie.

Tentacoli piumosi che percepiscono e alimentano

Intorno all’apertura orale, i ricercatori hanno ricostruito in tre dimensioni i tentacoli orali dell’ascidia. Queste strutture simili a dita formano un anello rivolto verso il flusso d’acqua entrante e presentano ramificazioni minori sul lato inferiore. I tentacoli sono arrotondati verso l’esterno, dove entra l’acqua, e si appiattiscono verso l’interno del corpo, una forma che probabilmente convoglia il flusso formando al contempo una frangia sensoriale continua. All’interno di ogni tentacolo, l’imaging HiTT ha rivelato un sistema accoppiato di condotti più grandi: uno per il sangue e uno per i nervi. I vasi sanguigni si diramano ordinatamente in ciascuna ramificazione laterale del tentacolo, mentre un corrispondente pattern nervoso corre lungo il lato opposto. Questa disposizione supporta l’idea che Halocynthia papillosa abbia una circolazione in gran parte chiusa o semi-chiusa e che i suoi tentacoli siano insieme filtri e sensori sensibili a ciò che passa attraverso la bocca.

Perché questi dettagli contano per le scogliere e per noi

Combinando diversi strumenti di imaging all’avanguardia, questo studio dipinge un ritratto dettagliato di come è costruita una comune ascidia mediterranea, dalla sua armatura spiralizzata e fluorescente al suo insolito cordone nervoso centrale e ai tentacoli finemente cablati per l’alimentazione. Queste inflessioni anatomiche dimostrano che, anche tra ascidie strettamente correlate, esiste più diversità di quanto suggeriscano le poche specie standard da laboratorio. Poiché gli ascidi contribuiscono al trasferimento di nutrienti negli ecosistemi di scogliera e sono usati come indicatori di inquinamento, riscaldamento e rumore, comprendere la loro reale varietà anatomica è importante sia per l’ecologia sia per il monitoraggio ambientale. Allo stesso tempo, come uno dei nostri più prossimi cugini invertebrati, Halocynthia papillosa offre una nuova finestra su come i corpi dei primi cordati — e i loro sistemi nervosi e rivestimenti protettivi — potrebbero essersi evoluti.

Citazione: Hessel, L., Albers, J., Michalek, A. et al. Insights into unique anatomical structures of the ascidian Halocynthia papillosa obtained by multimodal imaging. Commun Biol 9, 557 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-10102-5

Parole chiave: anatomia degli ascidi, imaging marino, tunica delle ascidie, sistema nervoso, ecologia delle barriere rocciose