Sistemi sensoriali/Linea Laterale

Sensazione tattile con gli organi della linea laterale

I pesci sono animali acquatici molto diversi tra loro. Esistono oltre 32.000 specie di pesci, che ne fanno il più grande gruppo di vertebrati.

L'organo sensoriale della linea laterale mostrato su uno squalo.

La maggior parte dei pesci possiede organi sensoriali molto sviluppati. Gli occhi della maggior parte dei pesci che vivono alla luce del giorno sono in grado di vedere i colori. Alcuni possono anche vedere la luce ultravioletta. I pesci hanno anche un ottimo olfatto. Le trote, ad esempio, sono dotate di speciali fori chiamati "narici" nella testa che utilizzano per registrare minuscole quantità di sostanze chimiche presenti nell'acqua. I salmoni in migrazione provenienti dall'oceano usano questo senso per ritrovare la strada verso i loro corsi d'acqua, perché ricordano il loro odore. Soprattutto i pesci che vivono a terra hanno un senso tattile molto forte nelle labbra e nei barbigli. Anche le papille gustative si trovano lì. Usano questi sensi per cercare il cibo sul terreno e nelle acque torbide.

I pesci hanno anche un sistema di linee laterali, noto anche come sistema lateralis. Si tratta di un sistema di organi di senso tattile situati nella testa e lungo entrambi i lati del corpo. Serve a rilevare il movimento e le vibrazioni dell'acqua circostante.

Funzione

I pesci utilizzano l'organo di senso della linea laterale per percepire le prede e i predatori, i cambiamenti nella corrente e il loro orientamento e lo usano per evitare le collisioni all'interno del banco.

Coombs et al. hanno dimostrato che l'organo di senso della linea laterale è necessario ai pesci per individuare le prede e orientarsi verso di esse. I pesci rilevano e si orientano verso i movimenti creati dalla preda o da una sfera metallica vibrante anche quando sono accecati. Quando la trasduzione del segnale nelle linee laterali viene inibita dall'applicazione di cloruro di cobalto, la capacità di individuare la preda diminuisce notevolmente.

La dipendenza dei pesci dall'organo della linea laterale per evitare le collisioni nei banchi di pesci è stata dimostrata da Pitcher et al. . nel 1976. i quali hanno dimostrato che i pesci otticamente accecati possono nuotare in un banco di pesci, mentre quelli con un organo della linea laterale disabilitato non possono farlo.

Anatomia

Le linee laterali sono visibili come due deboli linee che corrono lungo entrambi i lati del corpo del pesce, dalla testa alla coda. Sono costituite da una serie di cellule meccanorecettrici chiamate neuromasti. Questi si trovano sulla superficie della pelle o, più frequentemente, all'interno del canale della linea laterale. Il canale della linea laterale è una struttura piena di muco che si trova appena sotto la pelle e trasmette lo spostamento d'acqua esterno attraverso aperture dall'esterno ai neuromasti all'interno. I neuromasti stessi sono costituiti da cellule sensoriali con sottili cellule ciliate che sono incapsulate da una cupola gelatinosa cilindrica. Queste raggiungono direttamente l'acqua aperta (comune nei pesci di profondità) o il liquido linfatico del canale laterale. Le variazioni di pressione dell'acqua piegano la cupola e, di conseguenza, le cellule ciliate al suo interno. Come per le cellule ciliate di tutti i vertebrati, una deviazione verso le cilia più corte porta a un'iperpolarizzazione e una deviazione nella direzione opposta porta a una depolarizzazione delle cellule sensoriali. Le informazioni sulla pressione vengono quindi trasdotte in informazioni digitali utilizzando la codifica della frequenza, che vengono poi trasmesse al cervello lungo il nervo laterale. Integrando molti neuromasti attraverso le loro connessioni afferenti ed efferenti, si possono formare circuiti complessi. Questo può farli rispondere a diverse frequenze di stimolazione e di conseguenza alla codifica di diversi parametri, come l'accelerazione o la velocità.

Alcune squame della linea laterale (centro) di un Rutilus rutilus.

Negli squali e nelle razze, alcuni neuromasti hanno subito un'interessante evoluzione. Si sono evoluti in elettrorecettori chiamati ampolle di Lorenzini. Esse si concentrano per lo più intorno alla testa del pesce e sono in grado di rilevare una variazione di stimoli elettrici pari a 0,01 microvolt. Grazie a questo strumento sensibile, questi pesci sono in grado di rilevare minuscoli potenziali elettrici generati dalle contrazioni muscolari e possono così trovare le loro prede a grandi distanze, in acque torbide o addirittura nascoste sotto la sabbia. È stato ipotizzato che gli squali utilizzino questo senso anche per la migrazione e l'orientamento, poiché le ampolle di Lorenzini sono abbastanza sensibili da rilevare il campo elettromagnetico terrestre.

Evoluzione convergente

Cefalopodi:

I cefalopodi come i calamari, i polpi e le seppie hanno linee di cellule epidermiche ciliate sulla testa e sulle braccia che assomigliano alle linee laterali dei pesci. Le registrazioni elettrofisiologiche di queste linee nella seppia comune (Sepia officinalis) e nel calamaro breve (Lolliguncula brevis) le hanno identificate come un analogo invertebrato delle linee laterali meccanorecettive dei pesci e degli anfibi acquatici.

Crostacei:

Un'altra convergenza con la linea laterale dei pesci si trova in alcuni crostacei. Contrariamente ai pesci, non hanno le cellule meccanosensoriali sul corpo, ma le hanno distanziate a intervalli regolari su lunghe antenne strascicate. Queste sono tenute parallele al corpo. In questo modo si formano due "linee laterali" parallele al corpo che hanno proprietà simili a quelle delle linee laterali dei pesci e sono meccanicamente indipendenti dal corpo.

Mammiferi:

Nei lamantini acquatici il corpo postcraniale porta peli tattili. Essi assomigliano ai peli meccanosensoriali dei ratti talpa. Questa disposizione di peli è stata paragonata alla linea laterale dei pesci e completa le scarse capacità visive dei lamantini. Analogamente, i baffi delle foche di porto sono noti per rilevare i minimi movimenti dell'acqua e fungono da sistema di recettori idrodinamici. Questo sistema è molto meno sensibile dell'equivalente dei pesci.