Dalla ricerca base all'applicazione: studio sui cromatofori dei cefalopodi

I cromatofori sono cellule contenenti pigmenti caratteristici che, se stimolate, consentono all’animale di cambiare colore in frazioni di secondo. Tale abilità può essere fondamentale nel caso in cui l’animale debba mimetizzarsi per nascondersi da predatori o per predare (mimetismo criptico), ma anche per “avvertire” i possibili predatori della propria tossicità (aposematismo) o comunicare un messaggio specifico. Esistono diverse tipologie di cromatofori, classificati in base alla tipologia di pigmento presente al loro interno: eritrofori, melanofori, xantofori, leucofori e iridofori. Da diversi decenni i cromatofori sono oggetto di studio per le loro proprietà cangianti, ma, negli ultimi anni, studi sulla loro anatomia e fisiologia sono stati utilizzati per valutare le possibili applicazioni in diversi ambiti, come quello tessile o bio-ingegneristico. L’elaborato ha quindi lo scopo di indagare come le conoscenze di base sui cromatofori siano state applicate con successo per elaborare nuovi materiali dotati delle proprietà peculiari di queste cellule. Sono stati utilizzati motori di ricerca come Google Scholar, selezionando un totale di 39 articoli che spaziano tra anatomia e fisiologia dei cromatofori, il loro impiego per la creazione di nuovi tessuti e o il loro studio per il fenomeno della trasparenza. Molte ricerche hanno permesso di riprodurre il funzionamento dei cromatofori per la creazione di tessuti, stickers e display dinamici. Nel primo capitolo dell’elaborato si riporta come l’utilizzo di diversi materiali, quali polimeri particolari definiti elastomeri, proteine chiamate riflettine, idrogel sensibili a stimoli termici e/o meccanici e pigmenti appartenenti al gruppo delle xantommatine, permettano di creare cromatofori artificiali. Questi ultimi possono essere utilizzati in diversi contesti, per la creazione di abiti militari che coadiuvino il mimetismo o per la produzione di schermi e display innovativi, poiché, come i veri cromatofori, se stimolati possono produrre un cambiamento di colorazione reversibile. Altri studi sono stati eseguiti su cellule umane con lo scopo di renderle trasparenti in seguito all’applicazione di uno stimolo, come accade nei leucofori, cromatofori particolari che permettono ai cefalopodi di diventare trasparenti, e nelle riflettine, particolari proteine responsabili della trasparenza dei cefalopodi. Gli studi si sono basati sulle conoscenze ottenute dalle femmine di Doryteuthis opalescens, i cui leucofori hanno disposizioni attive e reversibili, modulate dall’acetilcolina. I ricercatori hanno documentato la possibilità di rendere le cellule di mammifero trasparenti, mimando il comportamento dei leucofori stessi: le cellule, se adeguatamente trattate e stimolate a diverse concentrazioni di cloruro di sodio, sono in grado di diventare trasparenti. La trasparenza in cellule di mammifero può essere vantaggiosa in molti ambiti, come l’utilizzo delle riflettine per nuovi reporter biomolecolari o l’utilizzo di queste cellule come surrogati al posto di quelle di seppia. In sintesi, l’elaborato dimostra come studiando e copiando meccanismi che nel corso dell’evoluzione si sono affermati nei cefalopodi, l’essere umano possa ottenere risultati insperati in campi molto lontani dall’ambito zoologico. Pertanto, le conoscenze di base rappresentano un tassello imprescindibile per poter far fronte alle problematicità attuali e future in maniera davvero innovativa.