Hydra vulgaris

Famiglia : Hydridae

Testo © Prof. Giorgio Venturini

 

La prima segnalazione dell’Idra (Hydra vulgaris Pallas 1766), Phylum Cnidaria, Classe Hydrozoa, Famiglia Hydridae, è probabilmente da attribuire al microscopista olandese Anton van Leeuwenhoek (1702-1703) ma certamente lo studio più accurato e completo è quella dello svizzero Abraham Trembley 1744, che descrive accuratamente la morfologia, le straordinarie capacità rigenerative e i meccanismi di locomozione.

Trembley condusse la maggior parte delle sue osservazioni sulla idra verde (Hydra viridissima) e ne riconobbe la appartenenza al regno animale. Durante i suoi esperimenti sulla rigenerazione Trembley ottiene un esemplare con sette teste, che battezza “Hydra” in memoria della mitologica Idra di Lerna, il mostro dalle molte teste (nove secondo la maggior parte delle versioni), capace di rigenerare le teste amputate, che Eracle affrontò e uccise nella seconda delle sue celebri “fatiche” (in questo caso Eracle giocò scorrettamente, facendosi aiutare dal nipote Iolao: Eracle tagliava le teste e Iolao cauterizzava la ferita con una torcia).

La analogia tra il mostro mitologico e la nostra Idra va oltre. L’idra di Lerna era velenosissima: il suo alito era mortale e il sangue servì ad Eracle per avvelenare le sue frecce (e a Deianira per avvelenare la famosa camicia (la camicia di Nesso) che alla fine portò Eracle alla morte). Altrettanto velenosa è la puntura delle cellule urticanti dell’idra, capace di paralizzare in pochi istanti prede ben più grandi dell’idra stessa. Sulla base delle osservazioni di Trembley e del nome “hydra” che questi attribuì al suo esemplare a sette teste, Linneo nel 1758 assegna il nome di Hydra al genere. “Hydra”, in greco idra “ὕδρα” significa serpente d’acqua, da “ὕδωρ”, acqua. Mentre il termine cnidari e correlati cnidociti e cnidocisti deriva da cnide “κνιδη”, che significa ortica.

Zoogeografia

Il genere Hydra è diffuso nelle acque dolci delle zone temperate e tropicali di tutti i continenti. Al gruppo Hydra vulgaris appartengono numerose specie e sottospecie di incerta distinzione presenti in tutti i continenti.

Habitat

L’idra vive in acque pulite e ben ossigenate di pozze, laghetti e anche fontanili. In Italia la specie è relativamente comune, anche se l’inquinamento ha fortemente diminuito la sua presenza. Nonostante la diffusione l’idra è molto difficile da osservare in natura, dal momento che vive ancorata in genere alla vegetazione acquatica. Le sue piccole dimensioni e il fatto che, se irritata, si contrae riducendo ulteriormente la taglia rendono assai difficile il ritrovamento.

In Italia oltre a Hydra vulgaris è presente Hydra oligactis (Pallas 1766) e l’idra verde (Hydra viridissima Pallas, 1766, sinonimi Chlorohydra vividissima Pallas, 1766, Hydra viridis Linnaeus, 1767). Questa specie è molto interessante in quanto presenta una simbiosi obbligata con una alga verde unicellulare, del genere Chlorella. Le alghe sono ospitate all’interno delle cellule della gastrodermide. Le sostanze nutrienti che l’idra ricava dal simbionte aiutano notevolmente il suo metabolismo e questa specie è un predatore meno vorace, e le sue nematocisti sono più piccole, di quelle non simbionti. Predatori delle idre includono platelminti, crostacei e insetti acquatici.

Morfologia e fisiologia

L’idra è un piccolo polipo di acqua dolce, con un corpo tubulare lungo circa 10 mm quando esteso e una “testa”, detta ipostoma, dotata di un numero variabile di tentacoli (fino a 12, più spesso 5 o 7). Al centro dell’ipostoma si apre la bocca fortemente estensibile che conduce al coelenteron, la cavità che occupa tutta la lunghezza del corpo, con funzione digestiva. Attraverso l’ipostoma, che è l’unica apertura, vengono ingerite le prede e vengono rigurgitati i residui della digestione. L’estremità inferiore del corpo, il “piede”, produce una secrezione adesiva che permette l’ancoraggio al substrato. Sia il corpo che i tentacoli sono formati da due soli strati di cellule (è un organismo diploblastico), la ectodermide, esterna e la gastrodermide, interna, separate da uno strato gelatinoso non cellulare detto mesoglea. La gastrodermide è ricca di cellule ghiandolari che producono enzimi digestivi che si riversano nella cavità gastrica. L’ectodermide contiene cellule mioepiteliali, con funzione di rivestimento e contrazione, cellule nervose e le cellule urticanti tipiche del phylum Cnidaria, i nematociti o cnidociti. I nematociti sono particolarmente abbondanti nei tentacoli, dove sono riuniti in gruppi definiti “cellule a batteria”. I nematociti contengono gli organuli urticanti, detti nematocisti o cnidocisti. I tentacoli sono estremamente mobili ed estensibili: contratti sembrano piccole protuberanze della testa, mentre quando sono estesi possono raggiungere una lunghezza pari a cinque volte la lunghezza del corpo.

Sistema nervoso

L’idra possiede il sistema nervoso più semplice del mondo animale, organizzato come una rada rete di neuroni diffusa su tutto il corpo, senza la presenza di un cervello o di gangli. Attorno alla apertura dell’ipostoma è presente un anello di cellule nervose.

Nonostante la estrema semplicità anatomica, il sistema nervoso dell’idra è costituito da neuroni funzionalmente sovrapponibili a quelli dei vertebrati. Anche il sistema di trasferimento degli impulsi nervosi tra cellula e cellula utilizza gli stessi meccanismi operanti in organismi più complessi e il meccanismo molecolare delle sinapsi utilizza gran parte dei neurotrasmettitori e neuromodulatori noti nei mammiferi.

Locomozione

L’idra utilizza per la locomozione tre diversi metodi.

Il primo, descritto con precisione da Trembley, consiste un una serie di movimenti a capriola: mantenendo il piede ancorato al substrato l’idra incurva il corpo fino a toccare con i tentacoli un sostegno. Ora rilascia il piede, compie con il corpo una giravolta completa e ancora nuovamente il piede più in avanti, per poi rilasciare i tentacoli. La manovra si ripete con una serie di capriole.

Un secondo meccanismo consiste nell’ancorare i tentacoli al substrato, rilasciando il piede. Ora l’idra cammina sui tentacoli, usandoli come zampe.

Il terzo tipo è la flottazione, resa possibile dalla capacità del piede dell’idra di secernere una bollicina di gas, che rimane attaccata al piede e serve come galleggiante. Ora l’idra viene trasportata dalle correnti d’acqua.

Sembra che il meccanismo di produzione della bolla gassosa sia analogo a quello che utilizza un altro Cnidario, la Caravella portoghese (Physalia physalis), per gonfiare la sua sacca di galleggiamento.

L’alimentazione e la cattura delle prede

L’idra è un efficiente predatore che si nutre soprattutto di piccoli crostacei come Daphnia o Cyclops. In cattività può essere facilmente alimentata con naupli di Artemia salina.

La cattura delle prede, spesso più grandi del cacciatore, è a carico delle nematocisti dei tentacoli. Quando la preda sfiora un ciglio sensorio (cnidociglio) che sporge dalla cellula urticante, il nematocita (o cnidocita), viene scatenata l’esplosione delle nematocisti.

Esistono diversi tipi di nematocisti, ma quella che svolge il ruolo chiave è la nematocisti penetrante, o stenotele. Questa è fornita di un dardo acuminato, formato da tre stiletti riuniti insieme, che viene estroflesso a grandissima velocità, perforando i tegumenti della preda. I tre stiletti poi si ripiegano all’esterno e dalla nematocisti viene estroflesso un lungo tubulo che rilascia nel corpo della vittima un cocktail di tossine che rapidamente paralizzano la preda.

Le tossine delle nematocisti dell’idra sono simili a quelle delle mortali cubomeduse australiane (Chironex fleckeri). Altri tipi di nematocisti presenti nella cellula a batteria aiutano a trattenere la preda. Ora i tentacoli iniziano una serie di movimenti che portano la preda ancora viva fino all’ipostoma che procederà all’ingestione. Spesso quando la preda è grande e resistente come una Daphnia, dotata anche di appendici chitinose acuminate, la ingestione è molto laboriosa e talvolta le pareti del corpo dell’idra vengono perforate, senza però danni definitivi, visto la capacità rigenerativa.

L’idra può ingerire in rapida successione diverse prede e può evitare di rigurgitare le prede precedenti producendo, tra una preda e l’altra, dei restringimenti del tubo digestivo che assume un aspetto a “catena di salsicce”.

È molto interessante capire come l’idra, priva di organi di senso complessi, possa riconoscere una preda fresca, utile come alimento, da un detrito o comunque da materiale non vivente.

Il sistema si basa sul riconoscimento di una sostanza presente soltanto negli esseri viventi, il Glutatione ridotto (GSH). Si tratta di una molecola instabile, prodotta dal metabolismo, che si degrada rapidamente dopo la morte. I tentacoli dell’idra, grazie a specifiche molecole recettore, riconoscono la presenza del GSH nei fluidi rilasciati dalle ferite prodotte dalle nematocisti.

Il legame del GSH con i recettori provoca i movimenti dei tentacoli che si ripiegano verso la bocca. Se immettiamo del GSH nell’acqua, in assenza di ogni preda, i tentacoli si ripiegano e si portano verso la bocca, che a sua volta si apre e accoglie le estremità dei tentacoli! (anche tentacoli isolati rispondono al GSH ripiegandosi). Possiamo considerare la risposta dell’idra al GSH come un antesignano del senso dell’olfatto.

Un aspetto estremamente interessante della della biologia delle nematocisti è quello che riguarda la capacità di alcuni organismi predatori di ingerire le idre o altri cnidari bloccando la attivazione delle nematocisti e quindi di acquisire questi organelli, utilizzandoli poi come armi difensive. Sono noti due esempi di questo straordinario fenomeno, uno a carico di molluschi nudibranchi, come ad esempio Spurilla, che si nutrono di idrozoi marini e trasferiscono le nematocisti inesplose attraverso tutto l’apparato digerente fino a inserirle nei cerati del dorso, e uno a carico di un platelminte del genere Microstoma. Non sono noti i meccanismi che permettono di evitare l’esplosione delle nematocisti e che determinano il loro trasferimento agli organi di destinazione. È anche sconosciuto il sistema che permette al nuovo proprietario di controllare il funzionamento delle nematocisti acquisite.

L’idra è in grado di sopportare periodi di digiuno assai prolungati, anche di alcune settimane, riducendo gradualmente le dimensioni corporee fino a ridurle a meno di un millimetro. Il meccanismo che permette di superare il lungo digiuno sembra sia da attribuire alla capacità delle sue cellule di eseguire una autofagocitosi: in pratica gradualmente l’idra mangia se stessa.

Riproduzione

L’idra si riproduce sia per via sessuata che asessualmente, per gemmazione. La gemmazione è il meccanismo più comune: la colonna corporea produce una protuberanza che rapidamente si accresce e produce la corona dei tentacoli. La gemma è in grado di catturare autonomamente le prede ancor prima di separarsi dal corpo “materno”.

In condizioni ottimali di alimentazione sul corpo di un’ idra sono presenti contemporaneamente una o due gemme, a stato di maturazione diverso. Una gemma richiede pochi giorni per il completo sviluppo e il distacco.

La riproduzione sessuata si verifica saltuariamente. Su tronco si sviluppano piccole protuberanze, testicoli ed ovaie, che producono i gameti. Gli spermatozoi, mobili, vengono rilasciati, mentre la cellula uovo rimane temporaneamente ancorata al corpo dove viene fecondata e dove compie le prime tappe dello sviluppo circondandosi di un involucro. L’embrione viene rilasciato circondato dall’involucro e infine sguscia un’idra in miniatura . Lo stesso individuo produce sia ovaie che testicoli, ma in genere la comparsa è sfasata nel tempo e quindi non si verifica una autofecondazione. Non sono noti con certezza gli stimoli che inducono la comparsa della riproduzione sessuata. Si pensa che condizioni ambientali non ottimali possano stimolare la insorgenza della fase sessuata allo scopo di aumentare la variabilità genetica della popolazione e quindi la adattabilità ad un ambiente mutevole. In condizioni di allevamento in acquario la fase sessuata compare e si conclude quasi simultaneamente in tutti gli esemplari.

Rigenerazione

L’idra presenta le capacità rigenerative più sviluppate di tutto il regno animale. Come già osservato da Trembley sia la testa che il piede amputati ricrescono entro pochi giorni e anche piccoli segmenti del tronco riproducono un individuo completo entro pochi giorni. In questo modo una sola idra, sezionata in più parti può produrre numerosi nuovi individui.

L’aspetto forse più vistoso è quello della riformazione di individui completi a partire da cellule ottenute disgregando un individuo: con mezzi meccanici è possibile disgregare completamente delle idre, ottenendo una sospensione di cellule. Gruppi di cellule si riaggregano formando delle piccole sfere dalle quali, entro pochissimi giorni, cominciano a spuntare tentacoli e poi nuovi assi corporei che presto si distaccano producendo individui normali.

Le straordinarie capacità rigenerative sono comprensibili se si pensa alla dinamica del ricambio cellulare di questo organismo. Al centro dell’asse corporeo si verifica una continua moltiplicazione di cellule staminali che poi migrano verso le due estremità differenziandosi per produrre tutti i tipi cellulari del corpo e rimpiazzando man mano le cellule pre-esistenti che vengono espulse dai tentacoli o dal piede o fagocitate da altre cellule. In caso di amputazioni le nuove cellule in migrazione riformano le parti mancanti.

Una conseguenza affascinante di questo sistema di continuo ricambio cellulare è il fatto che l’idra può essere considerata immortale e sempre giovane! I marker molecolari di invecchiamento risultano sempre negativi.

Allevamento

L’idra si adatta con facilità alla vita in acquario. È sufficiente una vaschetta di vetro anche soltanto da un litro con acqua dolce non clorata. Le idre vanno alimentate con nauplii di Artemia salina (cisti di artemia fatte schiudere in acqua di mare artificiale – Sale da cucina 35 g/litro). I nauplii devono essere accuratamente lavati con acqua dolce prima di aggiungerli all’acquario (eseguire il lavaggio per filtrazione su una garza di nylon a maglie molto sottili). Qualche ora dopo la alimentazione si deve sostituire l’acqua nella vasca per rimuovere le artemie non ingerite o i residui rigurgitati. Le idre tendono ad aderire al vetro e quelle che si distaccano con il lavaggio possono essere facilmente recuperate mediante filtrazione su garza di nylon.

Le idre, introdotte casualmente mediante piante acquatiche in acquari ornamentali d’acqua dolce, possono rappresentare un problema di difficile eliminazione. I danni provocati sono di natura estetica ma soprattuto sono dovuti al fatto che le idre possono uccidere gli avannotti. Alcuni pesci ornamentali come i Gourami o le Poecilia possono aiutare la disinfestazione predando le idre.

Le straordinarie capacità rigenerative dell’idra e il suo sistema nervoso semplice ne fanno un organismo modello di grande valore per lo studio dei meccanismi della rigenerazione e del differenziamento e per lo studio dell’evoluzione delle cellule nervose.

Un ulteriore punto di interesse risiede nella grande sensibilità alla presenza di sostanze inquinanti nell’acqua. In particolare si è riscontrato che sostanze teratogene, capaci di provocare malformazioni nell’embrione umano, interferiscono potentemente con la rigenerazione dell’idra.

Sono quindi stati sviluppati dei test di laboratorio (hydra test) che utilizzano proprio questo organismo come sensore della attività teratogena di sostanze o della presenza di teratogeni nelle acque in seguito a inquinamento. Questo test è utilizzabile come un pre-screening di basso costo ed eticamente accettabile.

Sinonimi

Hydra attenuata Pallas 1766; Hydra magnipapillata Ito 1947.

 

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