Respirare a tutta pelle

Lo si credeva estinto. Invece non solo è vivo e vegeto, ma è diventato il protagonista di una singolare scoperta. Il Julia Creek dunnart, un piccolo marsupiale originario dell’Australia, è l’unico mammifero che nelle prime fasi del suo sviluppo respira solo attraverso la pelle. Jacopo Mortola, fisiologo italiano che lavora alla McGill University di Montreal e autore dello studio pubblicato sull’ultimo numero di Nature, racconta a Galileo le tappe della sua ricerca.

“L’idea è nata per caso – ricorda Mortola – stavo visitando il dipartimento di Zoologia di Melbourne, e Pat Woolley, una biologa con interessi ecologici, mi ha fatto vedere la sua straordinaria colonia di Julia Creek dunnart (Sminthopsis douglasi), marsupiali grandi come un topolino così chiamati dal nome del villaggio del Queensland (Australia) dove questa specie è stata trovata. Un allevamento straordinario, perché Pat Woolley non solo è riuscita a trovare esemplari di questo animale ritenuto estinto fino a qualche anno fa, ma ha saputo farlo riprodurre in cattività”.

Una sera, all’inizio del luglio scorso, osservando i neonati nel marsupio il fisiologo si accorge che apparentemente non respirano: non espandono il torace come tutti gli altri mammiferi neonati. “I piccoli dunnart stavano immobili, oppure muovevano tutto il corpo in modo scoordinato. Eppure erano vivi. Dunque l’ossigeno doveva per forza entrare da una altra via: e la più logica era la pelle”, continua Mortola. Quella sera stessa lo studioso italiano e Peter Frappell – uno zoologo interessato alla respirazione dei rettili – conducono le prime misurazioni sui minuscoli animali. E si accorgono che nel dunnart a svolgere le funzioni tipiche dei polmoni è proprio la pelle.

“Questo accade perché il minuscolo mammifero sfrutta un semplice principio fisico”, spiega Mortola. L’ossigeno può passare dall’ambiente al sangue attraverso la pelle grazie al gradiente di pressione. Nell’ambiente la pressione dell’ossigeno è di circa 150 mm Hg (millimetri di mercurio), mentre nel sangue venoso è di circa 40 mm Hg. Quindi, vi è una differenza abbastanza grande tra la pressione dell’ossigeno nell’aria e nel sangue venoso, sufficiente affinché il sangue si ‘ossigeni’ attraverso la pelle in poco tempo. “Perché questo possa succedere, però, occorrono due condizioni: che la pelle sia dotata di grande capacità diffusiva (cioè sia molto sottile e molto irrorata di sangue) e che l’animale non abbia bisogno di molto ossigeno”, continua il ricercatore.

Il neonato dunnart, diversamente da tutti gli altri neonati mammiferi conosciuti, ha anche altre caratteristiche che lo rendono adatto alla respirazione cutanea: essendo grande quanto un pisello il rapporto tra la superficie corporea e il peso è molto grande. In altre parole, ‘ha molta pelle’, molta di più di quanta ne possa avere un essere umano in proporzione alla propria massa. Inoltre è un mammifero marsupiale, il che significa che non deve preoccuparsi di spendere energia per mantenere la temperatura corporea, perché il calore e l’umidità gli è fornita dal marsupio della madre: dunque non ha bisogno di così tanto ossigeno come altri neonati. In terzo luogo, nascendo dopo soli 13 giorni di gestazione, la sua pelle è così sottile da offrire ottime garanzie di alta diffusione di ossigeno.

Il piccolo marsupiale non è l’unico animale a respirare attraverso la pelle. Anche alcuni anfibi e rettili scambiano gas (ossigeno e soprattutto anidride carbonica) attraverso la pelle, oltre che con i polmoni. Ma si tratta di animali a sangue freddo, che hanno un basso metabolismo, e vivono in ambienti molto umidi. “Invece il neonato dunnart (ecco l’eccezionalità della sua caratteristica) è un mammifero, e quindi ha richieste energetiche e caratteristiche strutturali teoricamente molto differenti da quelle degli animali a sangue freddo. Dico ‘teoricamente’ perché una delle tante lezioni di questa scoperta è che in natura tutto è un continuum, e che molte opposizioni tassonomiche (da una parte i mammiferi dall’altra i rettili o gli anfibi, da un lato gli endotermi, dall’altro gli ectotermi, e così via) sono troppo rigide, e la natura non sempre le rispetta”, sottolinea Mortola.

Al di là della curiosità zoologica, questa scoperta può aiutarci a comprendere meglio certi aspetti del controllo della respirazione. E a risolvere alcuni antichi problemi: per almeno due secoli, per esempio, i fisiologi si sono chiesti come facesse la ventilazione polmonare a essere sempre così perfettamente in fase con le nostre necessità metaboliche. Oggi il Julia Creek dunnart può fornirci una risposta. “Modificando il metabolismo del piccolo marsupiale (per esempio cambiando la temperatura) possiamo vedere come si comporta la respirazione polmonare”, aggiunge il fisiologo. Per esempio possiamo osservare se la respirazione segue le variazioni del metabolismo come negli altri mammiferi o se rimane fuori fase. Insomma, il piccolo dunnart è una sorta di ‘esperimento vivente’ che aiuterà a comprendere meglio i meccanismi della respirazione.