ARTROPODI Gli Artropodi sono animali invertebrati provvisti di uno scheletro esterno (esoscheletro) contenente Chitina (una sostanza organica azotata spesso impregnata di sali minerali e sostanze coloranti) e di zampe articolate. L esoscheletro, rigido, viene rinnovato per consentire l accrescimento, attraverso la muta. Alcune classi di artropodi sono acquatiche, e provviste di branchie, altre sono adattate alla vita terrestre e respirano tramite un sistema di canali ramificati detti trachee. La Chitina è il secondo biopolimero più abbondante in natura e secondo solo alla cellulosa. E anche il polisaccaride maggiormente presente in natura contenente amino-zuccheri. La sua abbondanza, insieme all uso della chitina e del suo derivato chitosano, ne rendono possibili numerosi impieghi. Oltre che nella corazza dei crostacei, la si ritrova nelle pareti cellulari dei funghi (dove fu inizialmente isolata, nel 1811 dal prof. Brannocot, dall Agaricus volvaceus), negli insetti, nella microfauna, nel plancton. La sua funzione è specialmente di costituire una struttura a RETE. Questa RETE o BASE si indurisce a causa della deposizione di sali. Il nucleo di questo processo consiste nella de-idratazione della corazza. I sali sono principalmente dei Carbonati: Calcarea Carbonica ma anche e specialmente Fosforica e Arsenicosa sono ben rappresentate. L Astaxantina (C40H52O4) è una molecola di Carotene con 4 atomi di Ossigeno. Questo fa variare la quantità di E per spostare i suoi elettroni. Rosa (nel salmone), nei Crostacei si manifesta dopo bollitura perchè nell animale vivo è mascherata dal legame con una proteina e appare scuro -bluastra. La Cantaxantina, responsabile del colore del fenicottero americano, è una molecola di astaxantina che ha perso i suoi due gruppi -OH. Il colore dei fenicotteri è dovuto alla loro dieta a base di gamberetti. In cattività, se non nutriti con tale alimento, perdono il colore rosa. La corazza esterna, oltre a proteggere, permette di esercitare una notevole forza esterna. La MUTA è il momento più critico dell esistenza di un crostaceo potendo anche risolversi nella sua morte. Fino a che non si ricostituisce solidamente la corazza, rimangono nascosti e riparati nei loro rifugi. La metameria ereditata dall'antenato anellideo viene modificata. I segmenti metamerici si associano a formare sezioni del corpo a funzioni distinte dette tagmi o tagmata (sing. = tagma). Ogni tagma è formato da un numero "originario" di segmenti, variabile o costante nei vari gruppi, più o meno riconoscibile dall'esterno in funzione del grado di fusione tra i segmenti stessi Il corpo è comunemente diviso in capo, torace che porta gli arti locomotori, e addome.
La testa ha due paia di antenne e tre paia di arti boccali (mandibole, mascelle prime e seconde). Le coppie di appendici del torace e dell'addome sono solitamente bifide e assolvono a diverse funzioni. Le zampe sono fornite di peli anch essi con funzione recettoriale. I muscoli agiscono facendo leva dall interno di pezzi scheletrici cavi. I Crostacei, pur costituendo una gran parte del plancton degli oceani, sono ben rappresentati, dalle spiagge alle profondità abissali. Le dimensioni variano da quelle microscopiche delle forme planctoniche a quelle addirittura superiori al metro raggiunte da alcune forme. La vita notturna consente loro di sfuggire anche ai pesci loro predatori che di solito dormono (cernie, cavallucci marini, squali, ecc...) Spesso le loro funzioni di pulitori sono utilizzate dagli stessi pesci (vedi murena, gamberetto pulitore) per via della loro precisione. ASTACUS phylum artropodi, classe crostacei, malacostraco, decapode, macruro. Ha la tipica forma dei gamberi, con cefalotorace robusto, addome assottigliato verso le estremità e due grandi chele. La colorazione, lievemente variabile in funzione dell ambiente, può essere grigia, verdastra o bruna. Raramente supera la lunghezza totale di 10 centimetri, escludendo le antenne. Rostro: breve, con bordi divergenti e con unica cresta mediana poco pronunciata Carapace: granuloso con un unico paio di creste post- orbitali. Una o due spine posteriori al solco cervicale. Telson: porta lateralmente un paio di spine Chele: granulose con margine interno irregolare e punte stondate. Chiare ventralmente e più grandi nei maschi Distribuzione geografica: acque dolci limpide e altamente ossigenate dell Europa. Ambiente: abita prevalentemente nelle zone di minor turbolenza delle acque correnti submontane, su substrati fangosi e ricchi di vegetazione. In acquario richiede acqua fredda (non oltre 18-20 C), ricca di ossigeno, e luoghi ove ripararsi. Risiedono in anfratti o grotte che, specie i Crostacei che consideriamo in questo incontro, possono controllare e difendere. Mal tollerano le variazioni di temperatura specie in aumento. Sono resistenti all acqua fredda, che però non dovrebbe scendere sotto i 10 C, per permettere lo sviluppo dei piccoli.
La temperatura influisce anche sull attività della specie che d inverno scompare quasi totalmente. Sono molto sensibili all inquinamento chimico, e quindi considerati buoni indicatori di qualità dell acqua. Escono preferibilmente al crepuscolo. Cercano l ombra e si riparano sotto le rocce del fondale. Vedono attraverso occhi composti da migliaia di ocelli che consentono una percezione visiva specie relativa al movimento. Si adattano a vedere nelle varie condizioni di luce modificando gli ocelli e proteggendoli con un pigmento scuro (occhiali da sole). Hanno un Campo Visivo a 360 anche se vedono nitidamente gli oggetti posti dinnanzi. Le antenne, ricche di recettori, svolgono un ruolo fondamentale tanto da consentire di percepire vibrazioni e odori. Molto varia, e prevalentemente basata su detriti organici di origine animale. Astacus fluviatilis accetta cibi di qualsiasi tipo, purchè di origine animale, sia freschi sia conservati. La dieta va dalla materia animale in decomposizione, alle larve, pesci e altri animali morti sia a materiale vegetale fresco e detritico, svolge quindi un ruolo fondamentale nella rete trofica dell ecosistema d acqua dolce Il fenomeno del cannibalismo è presente È un animale assai aggressivo e tendenzialmente solitario nell età adulta. Ha abitudini spiccatamente notturne. La riproduzione è prevalentemente sessuata, con sessi separati. Rare le forme ermafrodite. Frequenti le partenogenetiche. Quindi si osserva una riproduzione generalmente ovipara ma in alcuni casi ovovivipara (le uova si schiudono all interno della madre); nello sviluppo si osserva una serie di stadi planctonici larvali. I ripari sono costituiti dalle radici delle piante presso le rive o dai ciottoli di dimensioni maggiori. L accoppiamento si realizza in autunno ed è possibile trovare femmine vigere da dicembre a giugno. La maturità sessuale la raggiunge dopo 2-3 anni. Per alcune specie il momento della muta corrisponde alla possibilità dell accoppiamento, che avviene in posizione frontale. Astacus in latino significa granchio; da questo termine pare derivi il termine "scarlatto, tradizionalmente il colore delle fiamme; a volte viene utilizzato per fare riferimento al sangue di una persona viva. Il gambero rappresenta: il simbolo della morte e della rinascita; simbolo dell eucarestia; la predestinazione del tradimento di Giuda (nonchè un tipico piatto della quaresima) Il gambero è infatti anche presente, come simbolo iconografico della resurrezione, in raffigurazioni dell Ultima Cena.
LIMULUS CYCLOPS Limulus polyphemus, (precedentemente classificato come Limulus cyclops, Xiphosura americana, Polyphemus occidentalis) nome volgare limulo o granchio reale, è un artropode chelicerato, unico rappresentante del genere Limulus. Nonostante il suo nome comune in inglese ("granchio a ferro di cavallo"), derivante dall'aspetto corazzato e dalla forma particolare del corpo, è più strettamente imparentato con ragni, zecche e scorpioni che con i veri e propri granchi. Il genere Limulus, antichissimo e strettamente legato ai Trilobiti, è fatto risalire al Triassico inferiore, ovvero a circa 210 milioni di anni fa, quando si è probabilmente evoluto dagli antichi eurypteridi, i giganteschi scorpioni di mare (passato) e agli Aracnidi (futuro). Dalle testimonianze fossili si può evidenziare come esso non abbia subito evoluzioni nella sua struttura sin da allora, il che classifica i limuli come un esempio di fossile vivente. Senza scudo o visto da sotto assomiglia infatti ad un ragno. Il corpo dei limuli si suddivide in tre parti: la porzione della testa (prosoma o cefalotorace), dalla forma caratteristica a ferro di cavallo, contenente gli occhi, il cervello, il cuore, la bocca, i cheliceri e le zampe locomotrici, la porzione centrale (opistosoma o addome) presentante delle spine laterali, che racchiude le cinque paia di branchie a libro e l'opercolo genitale, e la porzione del telson, ovvero la lunga coda rigida. Il colore del carapace va dal grigio verdastro al marrone scuro, e le dimensioni dell'adulto possono arrivare sino a 60 cm (in relazione alla quantità di cibo disponibile). Il limulo è dotato di 6 paia di appendici, di cui le prime due, più piccole e a forma di artiglio, sono dette cheliceri. Il secondo paio di appendici prende il nome di pedipalpi, e nei maschi è modificato in modo da terminare in un artiglio che consente loro di aggrapparsi alle femmine durante l'accoppiamento per fecondare le uova. I maschi dei limuli si differenziano inoltre dalle femmine per la loro dimensione, inferiore del 20%; la parte anteriore del carapace è più larga nelle femmine che nei maschi. Le tre paia di zampe ambulacrali terminano in chele e vengono usate per spezzettare il cibo e portarlo alla bocca, situata al centro del cefalotorace e priva di mandibole, mentre l'ultimo paia di zampe motorie ha dimensioni maggiori, ed è adattato per consentire la locomozione sul terreno sabbioso delle spiagge con degli speroni tarsali che si aprono ad ombrello e vengono utilizzati anche per scavare nel fango. Proprio al centro dell'addome si notano i chilari, appendici piccole ed inarticolate che corrispondono alle chele presenti sulle tre paia di zampe. All'attaccatura di ciascuna delle zampe dell'ultimo paio è presente il flabellum, un organo a spatola che saggia la composizione dell'acqua che filtra attraverso le branchie.
Delle sei paia di branchie a libro, che gli permettono di respirare sulla terraferma fino a che sono ben bagnate, il primo paio, detto opercolo, è di dimensioni maggiori, contiene l'apertura dei pori genitali e funge da copertura per le altre cinque paia di organi respiratori. Oltre che per l'assorbimento dell'ossigeno dall'acqua, le appendici branchiali sono utilizzate anche per nuotare, e portano dei chemosensori sensibili alle caratteristiche dell'acqua. Il limulo è in grado di respirare anche sulla terraferma per un breve periodo di tempo, finché le branchie rimangono umide. La coda, lunga e rigida, serve al limulo per potersi rigirare in caso di capovolgimento, ha una funzione di stabilizzatore (piantata nella sabbia o per ribaltarsi) a terra e di timone in acqua, ed è dotata di fotorecettori che intervengono nella regolazione del ritmo circadiano. La coda, pur spaventosa, non è mai usata per combattere. Il Limulo non è assolutamente aggressivo; è noto per non avere grandi nemici a parte l Uomo. I nativi americani la usavano (XVI sec) la sua coda come punta delle loro lance da pesca. I limuli sono diffusi prevalentemente sulla costa est del nord America, dal Maine fino al sud della Florida, e nel golfo del Messico fino alla penisola dello Yucatan. Nel periodo riproduttivo, in primavera, un'area principale di migrazione e deposizione delle uova è la baia di Delaware. Il Limulo di cui esiste il proving vive presso la costa orientale degli Stati Uniti. L'habitat dei limuli adulti non è ben definito, ma sembra comprendere i fondali marini fino ad una profondità di 200 metri, con una preferenza per quelli di 30 metri. Nel periodo riproduttivo, gli adulti si avvicinano alla riva, preferendo spiagge sabbiose e riparate dal moto ondoso per la deposizione delle uova. Gli esemplari giovani trascorrono i primi due anni di vita nelle acque basse, riparate e prossime alla costa delle baie, spostandosi poi verso fondali più profondi. Impiega 9-12 anni a raggiungere la maturità e poi vive per altri 2-6 anni. Il limulo rappresenta un organismo modello per quanto riguarda gli studi sulla fisiologia della visione. Nel 1967 H.T. Hartline l ha usato come modello per spiegare la visione nell uomo. Il suo apparato visivo è costituito da due occhi laterali composti situati in cima al carapace e 5 occhi semplici sensibili alla luce, di cui due mediani, uno endoparietale e due laterali rudimentali. Gli occhi composti rappresentano un'eccezione fra i chelicerati, poiché nessun'altra specie appartenente allo stesso subphylum ne possiede, e vengono utilizzati principalmente per la localizzazione del partner. Gli occhi mediani sono sensibili alla luce ultravioletta, oltre che a quella visibile, ed insieme agli occhi laterali rudimentali variano la propria sensibilità in base a segnali inviati dal cervello in relazione ad un orologio interno. Di notte la capacità visiva del limulo arriva ad amplificarsi di un milione di volte. Una serie di fotorecettori presenti sulla parte superiore e sui lati del telson (la sua coda appuntita) inviano segnali di sincronizzazione al cervello con i cicli di luce e buio, rafforzati da segnali addizionali
provenienti dai piccoli occhi mediani che aumentano il grado di adattamento all'oscurità in relazione all'intensità di luce ultravioletta. Sul ventre del limulo, inoltre, sono presenti due occhi, localizzati vicino alla bocca, che favoriscono l'orientamento durante il nuoto. Nei due occhi composti, ciascun ommatidio è collegato ad una singola fibra nervosa, molto grande, e ciò ha consentito lo studio a livello cellulare della risposta nervosa alla stimolazione. Questi studi, condotti sui limuli sin dagli anni venti del ventesimo secolo, hanno permesso l'individuazione dei meccanismi di funzionamento di fenomeni visivi come l'inibizione laterale, ovvero la capacità di distinguere linee, forme e contorni degli oggetti. Di fatto l animale non ha una buona vista (come invece Sepia) di giorno (distingue bene solo i movimenti) mentre diventa efficacissima dal tramonto in poi. I limuli si nutrono di molluschi, vermi anellidi ed altri organismi bentonici dei fondali marini. Presso Cape Cod negli anni 70, vi fu una strage di Limuli poichè si pensava si nutrissero di crostacei e molluschi importanti commercialmente. Ciò non è vero. Il suo sangue ha una grande importanza per scopi medico-sanitari. Nel 1885 il Dr. Bang scoprì che il sangue del Limulo si coagulava in presenza di endotossine batteriche: il sistema immunitario del limulo, per quanto semplice e primitivo, è in grado di riconoscere efficacemente i lipopolisaccaridi presenti sulla parete dei batteri Gram negativi ed eliminare questi ultimi racchiudendoli in un coagulo. Fu sviluppato quindi un reagente detto LAL (Limulus amebocyte lysate), o più semplicemente limulus test, in grado di segnalare anche minime quantità di tossina eventualmente presenti nelle materie prime industriali e nell'acqua, così come in farmacologia e per l'individuazione di alcune malattie batteriche. Gli Amebociti sono i globuli bianchi del Limulus (uniche cellule in circolo nell animale). Il sangue, materia prima del test, viene estratto dai limuli senza provocarne la morte, rigettando in mare gli esemplari al termine del salasso. Questa operazione è chiaramente fonte di shock per gli animali. Quelli sottosposti a prelievo hanno una percentuale di mortalità intorno al 10%. Dal sangue si ottiene poi un lisato di amebociti che contiene gli enzimi che permettono la gelificazione in presenza dell'endotossina batterica (LPS). Di fatto è in grado anche di eliminare i microorganismi patogeni. Il meccanismo difensivo antimicrobico ruota essenzialmente intorno a due proteine: Limulina (riconosce e distrugge i microrganismi patogeni), alpha2 macro globulina (riconosce ed inattiva le proteasi). Queste proteine esistono da più di 600 milioni di anni fa ben prima dei vertebrati e sono presenti in differenti quantità anche nell uomo.
Il LAL ha anche capacità di individuare le cellule tumorali e per questo viene spesso utilizzato nelle ricerche in ambito Oncologico (anche per Leucemie). Di interesse la capacità di una rara proteina del Limulus di legarsi al ferro. (Biochem J. 1988 May 15;252(1):151-7. Isolation, purification and characterization of an iron-binding protein from the horseshoe crab (Limulus polyphemus).topham R, Cooper B, Tesh S, Godette G, Bonaventura C, Bonaventura J.Department of Chemistry, University of Richmond, VA 23173.) Il sangue dei limuli è quasi incolore, ma a contatto con l'aria assume una colorazione azzurra dovuta all'ossidazione dell'emocianina, un pigmento respiratorio contenente rame, che ha le stesse funzioni di trasporto di ossigeno dell'emoglobina. Diversi peptidi isolati da emociti di limulo si sono dimostrati, in test in vitro, in grado di inibire la proliferazione del virus dell'hiv[ Oggi il limulo viene spesso usato come esca. A causa della ricchezza in minerali sia del sangue che della corazza, i Limuli morti venivano utilizzati come fertilizzanti in agricoltura. E una specie a rischio.