Sopravvivere al freddo: il letargo, l’ibernazione ed altre strategie

Ci sono molti processi fisiologici che le specie animali hanno sviluppano nel corso dell’evoluzione che per noi sono ancora difficili da comprendere. Per l’uomo moderno la difficoltà di sopravvivere alle temperature fredde non si pone, perché possiamo scaldarci con gli indumenti che indossiamo e riscaldarci nelle nostre case. Per gli animali selvatici tutto ciò non è possibile e sono quindi costretti a trovare alcune alternative per sopravvivere all’inverno. Per questo motivo, hanno evoluto la capacità di rallentare il loro metabolismo e le loro funzioni vitali, rinunciando anche a nutrirsi, senza che questo possa arrecare danni al loro corpo e poter ricominciare le proprie abitudini non appena le temperature si faranno più favorevoli. Gli esempi più conosciuti di questo tipo di meccanismi sono sicuramente l’ibernazione e il letargo.

Solo recentemente uno studio scientifico condotto da un team di ricercatori dell’Università di Hokkaido ha messo in luce il meccanismo genetico che risiede dietro al processo di ibernazione nei mammiferi. Prendendo come riferimento il criceto dorato (Mesocricetus auratus) è stato scoperto un gene che sembra essere uno dei responsabili dell’ibernazione nei mammiferi. La domanda che si sono posti è come fosse possibile per alcuni mammiferi entrare in questo stato di quiescenza senza che l’organismo presentasse dei danni cellulari. Infatti, se prendiamo come esempio l’uomo, questo non è in grado di sospendere le sue funzioni vitali nei mesi freddi senza che le cellule subiscano danni, cosa che invece non accade in altri mammiferi. Il gene appena scoperto, chiamato Gpx4, andrebbe ad agire su determinate fasi del metabolismo impedendo alcuni dei processi che porterebbero ad un danno cellulare conseguente ad un elevato abbassamento della temperatura corporea.

Lo studio scientifico ha messo in luce uno dei meccanismi che sta alla base dell'ibernazione. Ma in cosa consiste nella pratica questo processo? Con il termine ibernazione si identifica un fenomeno che interessa principalmente alcune specie di mammiferi e che comporta una drastica riduzione delle funzioni metaboliche per un periodo prolungato, durante i quali possiamo considerare l’animale in una sorta di “stand-by”. Durante l'ibernazione, le funzioni vitali dell’animale vengono ridotte al minimo: il battito cardiaco, la respirazione e la temperatura corporea si abbassano notevolmente, diminuendo così il consumo energetico. Questo processo consente agli animali di sopravvivere senza doversi nutrire, sfruttando le riserve di grasso accumulate durante i mesi più caldi dell’anno. La temperatura corporea degli animali ibernanti può scendere di molti gradi, anche fino a 5°C, ben al di sotto della normale temperatura media di 37°C che si trova nei mammiferi quando sono in attività.

Le parole ibernazione e letargo vengono spesso usate come sinonimi anche se non descrivono esattamente lo stesso adattamento. Mentre l’ibernazione implica una diminuzione estrema delle funzioni vitali, il letargo è generalmente una forma meno profonda di rallentamento del metabolismo. Una prima grande differenza risiede sicuramente nella temperatura raggiunta dagli animali che adottano questa strategia: nelle specie che vanno in letargo la temperatura corporea scende, ma non tanto quanto durante l’ibernazione. Inoltre, gli animali in letargo possono sporadicamente svegliarsi da questo loro torpore per nutrirsi o spostarsi.

Non tutti gli animali sono in grado di andare in letargo o in ibernazione. Solamente gli animali omeotermi, comunemente detti “a sangue caldo”, hanno la capacità di mettere in atto questi meccanismi per sopravvivere ai mesi più rigidi, perché sono in grado di regolare la loro temperatura corporea in maniera indipendente da quella ambientale. Sono animali omeotermi i mammiferi e gli uccelli, ma fra questi, solo i primi ricorrono al letargo perché le temperature invernali richiederebbero un grande dispendio di energia per regolare la temperatura corporea e la difficoltà nel reperire cibo li farebbe spendere molte più energie di quelle che otterrebbero. Invece, gli uccelli nel periodo invernale possono rallentare i loro spostamenti quotidiani o migrare verso aree con un clima più caldo. L’unica eccezione ad oggi conosciuta tra gli uccelli è il Succiacapre di Nuttall.

Quando si pensa al letargo probabilmente il primo animale che ci viene in mente è l’orso (Ursus arctos marsicanus). Questo animale è un classico esempio di mammifero che durante l’inverno fa uso di questa strategia. Infatti, quando cominciano i primi freddi e il cibo comincia a scarseggiare, gli orsi si mettono alla ricerca di un rifugio dove trascorrere l'inverno. Durante il periodo del letargo l'unica riserva energetica a cui questi animali possono attingere è lo strato adiposo accumulato durante il periodo autunnale (periodo iperfagico). Durante il letargo, l'orso rimane piuttosto reattivo agli stimoli esterni, motivo per cui è bene non avvicinarsi a probabili aree di svernamento. Inoltre, si è visto che gli orsi sono in grado di attivare durante il letargo un meccanismo di controllo dell'insulina, l’ormone che regola l'equilibrio del glucosio all’interno del corpo, impedendo così che possano verificarsi squilibri metabolici nell’animale dovuti al notevole accumulo di grasso.

Se siamo frequentatori della montagna, ci sarà capitato almeno una volta di incontrare una marmotta (Marmota marmota). Potremmo aver notato che questi animali durante l’autunno sembrano decisamente più grossi rispetto a quando li vediamo durante il periodo estivo. Ciò accade perché le marmotte sono animali che vanno in ibernazione e sfruttano gli ultimi mesi prima dell’inverno per accumulare quanto più energia possibile, cibandosi di parti vegetali più ricche di zuccheri e azoto e larve di insetti e altri invertebrati. Trascorrono la loro ibernazione all’interno di tane chiuse all'estremità da terra e pietre, dove la camera di svernamento è condivisa da adulti e individui più giovani, aumentando così il calore all’interno del rifugio. Lo stesso comportamento è adottato dal ghiro (Glis glis), ben noto per la sua capacità di ibernazione, caratterizzata da un sonno ininterrotto trascorso all’interno di cavità degli alberi, ma anche fessure dei muri e rocce e soffitte.

Sebbene il letargo o l’ibernazione siano ottime strategie per sopravvivere ai mesi invernali, alcuni mammiferi preferiscono continuare le loro abitudini anche con l’abbassarsi delle temperature. È il caso, ad esempio, di alcuni carnivori come lupi (Canis lupus) e volpi (Vulpes vulpes) che non rallentano le loro funzioni fisiologiche e ricorrono ad alcuni stratagemmi per reperire cibo anche nei mesi invernali, come nutrirsi anche di carcasse di animali selvatici e domestici o rifiuti. Altri esempi sono il tasso (<i<Meles meles) e le diverse specie di scoiattoli che non arrestano le loro attività quotidiane, ma le riducono di molto, passando la maggior parte della giornata nelle proprie tane. Gli scoiattoli possono anche sotterrare riserve di cibo, come frutti secchi o semi, in previsione di utilizzarle durante la stagione fredda quando le risorse alimentari saranno più scarse.

Oltre agli animali a sangue caldo visti finora, esistono anche animali che vengono definiti eterotermi o anche detti “a sangue freddo”. Rientrano in questa categoria specie appartenenti a gruppi come anfibi, rettili, pesci e invertebrati. Questi animali non sono in grado di regolare la loro temperatura corporea che quindi varia in base a quella ambientale. Per questo motivo, possono adottare diverse forme di ibernazione, per superare periodi di stress causato dal freddo o dalla carenza di risorse, ma con meccanismi d'azione che si differenziano da quelli degli animali omeotermi. I rettili, ad esempio, entrano in uno stato detto brumazione, molto simile al letargo, ma non hanno riserve di grasso immagazzinate nei mesi precedenti e nelle giornate più calde possono emergere dai loro rifugi per abbeverarsi.

I meccanismi neurologici e genetici che stanno alla base dei processi di ibernazione e letargo hanno da sempre affascinato i ricercatori. In particolare, molti si sono chiesti se indagando questi processi si potesse riuscire a trovare il segreto per contrastare l’invecchiamento. Infatti, alcune ricerche scientifiche suggeriscono che il letargo possa essere associato ad un aumento della longevità in alcune specie di mammiferi. Inoltre, si pensa che conoscere sempre più nel dettaglio i meccanismi molecolari del letargo e dell’ibernazione possa avere importanti riscontri in ambito medico, come possibili soluzioni nella gestione del diabete ed altre patologie metaboliche, nel prevenire gli effetti di alcune patologie come l’ictus, permettendo di sopravvivere con un flusso di sangue ridotto e contrastare l’atrofizzazione dei muscoli in seguito a periodi prolungati di allettamento forzato o altre patologie.

Riuscire a sopravvivere alle temperature fredde non è un problema di banale risoluzione per gli animali selvatici. L’inverno è un periodo che può essere anche letale se non ci si prepara nel migliore dei modi per affrontarlo. I processi di ibernazione e letargo riflettono l’estrema complessità dei meccanismi molecolari, genetici e neurologici che permettono il funzionamento del corpo dei mammiferi. Per noi sarebbe impensabile riuscire a rallentare in maniera estrema tutte le nostre funzioni vitali per un periodo lungo anche mesi, eppure alcuni geni che giocano un ruolo nell’attivazione del letargo sono presenti anche nel corpo umano, ma sono silenziati. Approfondire la conoscenza di questi meccanismi è importante non solo per comprendere meglio le specie selvatiche che popolano la Terra, ma può avere anche interessanti risvolti nella vita degli esseri umani.