La medusa che dorme
senza avere un cervello

Una medusa che vive capovolta sul fondo

Cassiopea è un genere di medusa che si comporta in modo del tutto atipico rispetto all’immagine comune di questo animale. Non nuota nella colonna d’acqua: passa la maggior parte della sua vita adagiata sul fondale sabbioso di lagune e mangrovie tropicali, con la campana rivolta verso il basso e i tentacoli orali rivolti verso l’alto — da cui il soprannome comune di “medusa capovolta”. In questa posizione, esattamente come i coralli e alcune anemoni, espone alla luce le zooxantelle fotosintetiche che vivono in simbiosi nei suoi tessuti, da cui ricava parte del proprio nutrimento.

Cassiopea pulsa in modo continuo, contraendo e rilasciando la campana a un ritmo regolare. Questo movimento non serve a spostarla — resta praticamente ferma — ma genera correnti d’acqua che facilitano la filtrazione del cibo, la circolazione dei metaboliti e la dispersione dei gameti. Il ritmo di pulsazione è controllato da organi sensoriali chiamati rhopalia, piccole strutture che percepiscono luce e gravità e che, in assenza di un cervello, fungono da centri di coordinamento distribuiti.

È proprio questa pulsazione continua e facilmente misurabile che ha reso Cassiopea un soggetto ideale per una domanda che, fino al 2017, nessuno aveva mai posto seriamente: un animale privo di sistema nervoso centrale può dormire?

Lo studio del Caltech, 2017

Nel laboratorio della biologa Lea Goentoro al California Institute of Technology, il dottorando Ravi Nath e i suoi colleghi — tra cui Paul Sternberg, investigatore dell’Howard Hughes Medical Institute — hanno iniziato a osservare le meduse Cassiopea mantenute in vasca con una domanda molto semplice: la loro pulsazione è davvero continua nell’arco delle 24 ore, oppure cambia tra giorno e notte?

Filmando le meduse di notte con un iPhone e contando manualmente le pulsazioni, il gruppo ha ottenuto il primo indizio: di notte le meduse pulsavano molto meno. Monitorando 23 esemplari per sei giorni consecutivi, hanno misurato una riduzione media dell’attività di circa il 32% durante le ore notturne — da una media di 1.155 pulsazioni ogni 20 minuti di giorno a 781 di notte.

Un calo di attività da solo, però, non basta a parlare di sonno — potrebbe trattarsi di un semplice ritmo circadiano di attività ridotta, senza alcuna delle proprietà funzionali che definiscono davvero il sonno negli animali che lo studiano da tempo, dai mammiferi ai moscerini della frutta.

I tre criteri comportamentali del sonno

Per stabilire se lo stato notturno di Cassiopea fosse davvero assimilabile al sonno, i ricercatori hanno applicato gli stessi tre criteri comportamentali standard usati in biologia per definire il sonno in qualunque animale, indipendentemente dalla presenza di un cervello:

La reversibilità rapida dello stato di quiete — le meduse tornavano ai livelli di attività diurna non appena stimolate a sufficienza — è il dettaglio che distingue il sonno da altri stati di riposo permanenti, come il letargo o l’inattività dovuta a malattia.

Il sonno più antico mai documentato

Cassiopea appartiene al phylum degli Cnidari, un gruppo che si è separato dal resto del regno animale circa 600 milioni di anni fa — prima ancora della comparsa di un sistema nervoso centralizzato. Il suo apparato nervoso è una rete diffusa (nerve net), distribuita in modo relativamente uniforme in tutto il corpo, senza alcuna struttura di coordinamento centrale paragonabile, anche alla lontana, a un cervello.

Se un organismo con questa architettura nervosa così primitiva soddisfa comunque tutti e tre i criteri funzionali del sonno, la conclusione più naturale è che il sonno non sia una proprietà emersa insieme al cervello, ma un fenomeno molto più antico — probabilmente presente già nei primi animali multicellulari, ben prima che si evolvesse qualunque forma di sistema nervoso centralizzato. Lo studio del Caltech è stato descritto dagli stessi autori come “il primo esempio di sonno in un animale senza cervello”, e ha spostato l’origine evolutiva ipotizzata del sonno molto più indietro nell’albero della vita di quanto si pensasse.