AGI - Due specie di lumache arboricole, una delle Filippine e una del Giappone, hanno evoluto in modo indipendente la stessa strategia per sfuggire ai predatori: quando piove le strisce e le macchie del guscio scompaiono, permettendo agli animali di confondersi con la corteccia bagnata degli alberi. A spiegare il meccanismo di questo raro esempio di mimetismo dinamico è uno studio coordinato da Taro Yoshimura del Museo dell’Università di Tokyo, insieme a Takenori Sasaki, pubblicato sulla rivista Zoological Letters. La ricerca mostra inoltre come questo sistema naturale possa ispirare nuovi materiali intelligenti e sensori capaci di rispondere all’umidità senza bisogno di alimentazione elettrica.
Le lumache protagoniste dello studio
Le protagoniste dello studio sono le specie Hypselostyla camelopardalis, diffusa nelle Filippine, e Reinia variegata, presente in Giappone. Sebbene siano geneticamente distanti e abbiano evoluto questa caratteristica separatamente, entrambe mostrano un fenomeno reversibile di “idrocromismo”: quando il guscio si bagna, i disegni chiari scompaiono e l’intera superficie assume una colorazione marrone uniforme, molto simile a quella della corteccia umida.
“I gusci della specie filippina Hypselostyla camelopardalis e della giapponese Reinia variegata mostrano una forma reversibile di idrocromismo. Le loro macchie scompaiono completamente quando si bagnano, facendo apparire il guscio uniformemente scuro, per poi ricomparire rapidamente durante l’asciugatura”, spiega Yoshimura. Per comprendere il fenomeno, i ricercatori hanno analizzato esemplari conservati nelle collezioni del Museo dell’Università di Tokyo utilizzando microscopia elettronica a emissione di campo, microscopia confocale laser e spettrofotometria.
Le osservazioni hanno rivelato che lo strato più esterno del guscio, il periostraco, è formato da una struttura a due livelli. Lo strato superficiale contiene minuscoli pori, grandi da pochi nanometri a pochi micrometri, che assorbono rapidamente l’acqua. “Abbiamo compreso il meccanismo fisico che guida questo fenomeno: un processo noto come adattamento dell’indice di rifrazione”, afferma Yoshimura. “Quando i pori si riempiono d’acqua, la diffusione della luce diminuisce e diventa visibile lo strato sottostante del guscio, più scuro e ricco di pigmenti”.
Le misurazioni hanno mostrato che la trasmissione della luce attraverso il guscio aumenta da circa il 37% quando è asciutto fino a circa l’85% quando è bagnato, modificando profondamente l’aspetto dell’animale. “Tradizionalmente si riteneva che i colori e i disegni dei gusci dei molluschi fossero caratteristiche statiche, determinate esclusivamente dai pigmenti incorporati negli strati mineralizzati”, osserva Yoshimura. “Il nostro studio mette in discussione questa idea, dimostrando che l’aspetto del guscio può cambiare in tempo reale in risposta all’umidità ambientale”.
Secondo gli autori, il meccanismo evoluto da queste lumache potrebbe trovare applicazione ben oltre la biologia. Materiali in grado di modificare autonomamente le proprie proprietà ottiche in funzione dell’umidità potrebbero essere impiegati nello sviluppo di sensori ambientali, dispositivi medici e nuovi materiali intelligenti. “Il principale vantaggio di questo sistema è che modifica le proprietà ottiche in risposta all’umidità senza richiedere alcuna fonte di energia esterna”, conclude Yoshimura. “Il mio obiettivo è costruire un ponte tra biologia evoluzionistica e scienza dei materiali, trasformando questi meccanismi naturali a consumo energetico zero nello sviluppo di materiali intelligenti di nuova generazione”.
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