Ciao, BugFans,
Questo episodio è un po’ più mordace del solito-ci immergeremo in profondità nella scienza, ma torneremo in superficie in un attimo. E sì, ci sarà un quiz.
Gli insetti! Una grande differenza tra loro e noi (oltre al numero di gambe) è che loro sono morbidi all’interno e duri all’esterno, mentre noi siamo il contrario. Il nostro scheletro endo (interno) ci regge e dà ai nostri muscoli posti per attaccarsi, il che, a sua volta, ci permette di muoverci. Il loro scheletro eso (esterno) fa lo stesso. La parete del corpo di un insetto è un tubo senza ossa, ma piuttosto che essere liscio all’interno come una palla da tennis, l’interno ha creste e manopole che lo rafforzano e forniscono luoghi di attacco per i muscoli. L’esoscheletro offre protezione da predatori, parassiti e perdita o guadagno di acqua in eccesso,
Come al solito, il sistema non è così semplice come sembra a prima vista. Iniziando dall’esterno e scendendo verso il basso, lo strato superiore è la sottile epicuticola, la prima/ultima linea di difesa dell’insetto contro l’acqua esterna che entra/acqua interna che esce. L’epicuticola è coperta da cera, e la cera da uno “strato di cemento” che mantiene la cera intatta.
Appena sotto l’epicuticola c’è la procuticola (che è composta da un esocuticolo superiore e un endocuticolo inferiore). La spessa procuticola contiene filamenti proteici intrecciati con un materiale duro chiamato chitina (non chitone, che è un invertebrato marino). Lo strato di esocuticola può essere abbastanza rigido (sclerotizzato) perché le sue proteine sono indurite, mentre lo strato di endocuticola è più flessibile perché le sue proteine non sono indurite (vedremo perché questo è importante tra un minuto). La cuticola copre l’esterno dell’insetto, più le estremità anteriore e posteriore del suo tratto digestivo, e riveste anche il sistema tracheale/respiratorio. Il colore di un insetto, sia il colore pigmentato che il colore strutturale (gli strati di piccole piastre riflettenti che causano l’iridescenza) si trova nello strato della procuticola.
Al di sotto degli strati di cuticola c’è l’epidermide/ipoderma, uno strato vivente e cellulare che secerne la cuticola non vivente che si trova sopra. I peli sensoriali hanno origine in questo strato e spuntano attraverso la cuticola; i peli danno informazioni ai nervi alla loro base.
Lo strato più interno dell’endoscheletro è la “membrana basale”, che sostiene l’epidermide e separa l’esoscheletro dalla cavità del corpo.
Esoscheletro
- Sottile, epicuticola cerosa – (strato esterno)
- Procuticola chitonosa
- Esocuticola rigida
- Poi endocuticola
La cuticola è fatta di chitina, e la chitina (un derivato del glucosio) è roba piuttosto interessante. Può essere flessibile (nella sua forma pura) o rigida (mineralizzata con carbonato di calcio, che può provenire dall’acqua che circonda un insetto acquatico o dal cibo di un insetto terrestre). Invertebrati come i millepiedi, i cui esoscheletri sono “ad alta manutenzione” a causa dell’usura del semplice essere un millepiedi, sono legati ad habitat con molto calcio nel terreno. Gli attacchi muscolari all’interno del corpo di un insetto sono fatti di una forma elastica di chitina che è sei volte più forte dei tendini umani. La chitina è impermeabile all’alcool, agli acidi e alle basi deboli e ai succhi digestivi, ma è suscettibile ad alcune azioni batteriche.
Cerchi corazzati, qualcuno? “Duro all’esterno” è un termine relativo. Gli attenti BugFans hanno probabilmente pensato: “Ma aspetta! Non tutti gli insetti sono creati uguali. Una falena è molto più schiacciabile di un coleottero” (Beh, se i BugFans stanno pensando questo, la BugLady spera che sia puramente teorico). Si scopre che non tutte le cuticole sono create allo stesso modo. Il carbonato di calcio e altre sostanze che si mescolano alla chitina per formare l’esocuticola la rendono più rigida; l’endocuticola è prevalentemente chitina, e quindi è più morbida. La relativa “morbidezza” di un insetto dipende dalla predominanza dell’endocuticola o dell’esocuticola. Gli insetti dal corpo morbido o gli stadi di vita (come le larve) hanno una percentuale più alta di endocuticola nel loro esoscheletro.
Le zampe dell’insetto sono coperte da cuticola mineralizzata (dura), ma le articolazioni delle zampe (e le articolazioni tra i segmenti del corpo) sono fatte di una forma coriacea di chitina. I segmenti addominali di un insetto hanno tipicamente una “piastra” dura sulla parte superiore, una su ogni lato, e diverse sulla parte inferiore, e la cuticola flessibile tra le piastre permette l’espansione – pensate a una zanzara femmina che si nutre o al coleottero molto gravido raffigurato qui.
Il problema è che un esoscheletro, anche se è in qualche modo flessibile, non può diventare più grande. Per diventare più grande, un insetto deve fare la muta (o moult, se siete inglesi). I greci la chiamavano ecdisi (prendere o spogliarsi) (da cui il termine di classe ecdysist).
La muta inizia con un “tempo tranquillo”, durante il quale l’epidermide costruisce una nuova epicuticola ed esocuticola sotto la vecchia, separa il suo sé esterno (i vecchi strati superiori di cuticola) dal suo sé interno (il nuovo), e poi usa uno speciale fluido di muta (enzima) per dissolvere la sua endocuticola. Riassorbe/ricicla i minerali necessari dalla vecchia endocuticola per usarli nella costruzione della nuova. L’insetto si libera della vecchia cuticola pompando la testa e il torace con fluido o aria o aumentando la pressione sanguigna. La “pelle” si spacca nel suo punto più debole, spesso lungo la parte posteriore del torace, e il “nuovo” insetto si tira fuori (una pelle rimossa è chiamata exuvia; il plurale è exuviae). La BugLady ama trovare questi “insetti vuoti”-completi fino alle loro coperture degli occhi.
La nuova cuticola rugosa è, temporaneamente, così morbida che l’insetto è praticamente indifeso – un corpo flaccido su gambe di gomma. L’insetto pompa aria o acqua sotto la cuticola per espanderla, e dopo poche ore, la cuticola si indurisce. L’insetto mangia finché la sua nuova tuta non diventa troppo stretta (e, per recuperare i minerali, molti insetti iniziano a mangiare la vecchia tuta), e poi il processo inizia di nuovo. La maggior parte degli insetti (eccetto i pesciolini d’argento e le code di setole) fanno la muta da cinque a sette volte, e solo durante i loro stadi immaturi. La muta da adulti sarebbe difficile da realizzare senza danneggiare le ali (anche se le mosche riescono a farlo nella loro muta finale). Immediatamente dopo la muta, gli insetti sono pallidi, e ci possono volere alcune settimane perché i loro colori si “ambientino”. Gli insetti di sambuco appena sformati sono di colore salmone fino a quando non si scuriscono. Nel corso di una serie di mute, un insetto immaturo può talvolta rigenerare gli arti persi o danneggiati.
Un insetto che non può fare la muta con successo è destinato a soffocare nella sua vecchia pelle (alcuni pesticidi impediscono chimicamente la muta), ma anche l’atto della muta è pericoloso. La libellula qui raffigurata (con una mosca di palude seduta su di essa) apparentemente non aveva abbastanza forza per emergere come un adulto. La BugLady non è sicura della cavalletta, che sembrava essere in stallo quando l’ha fotografata, ma era sparita il giorno dopo (o forse qualche uccello si è divertito). I pesciolini d’argento cannibalizzano i loro fratelli se li scoprono a metà della muta. Uno studio ha messo la mortalità da muta all’80% al 90% (se Madre Natura non avesse inventato questi fattori di mortalità in tutte le fasi del gioco, pensate quanti insetti ci sarebbero!)
Anche se un esoscheletro più forte può portare ad una specie più grande, uno svantaggio dell’assenza di ossa è che non si può diventare molto grandi, a meno che non si sia sostenuti dall’acqua (basta chiedere al calamaro gigante).
La buona notizia è che anche se non hai superato il quiz, puoi apprezzare la magia delle esuvie quando le trovi.
The BugLady