Ristampato con il permesso di Farrar, Straus and Giroux. Adattato da How Earth’s Deadliest Creatures Mastered Biochemistry, di Christie Wilcox. Copyright © 2016 di Christie Wilcox.
Non so se gli scarafaggi sognano, ma immagino che se lo fanno, le vespe gioiello hanno un ruolo importante nei loro incubi. Queste piccole e solitarie vespe tropicali sono poco preoccupate per noi umani; dopo tutto, non manipolano le nostre menti per servirci come pasto vivente ai loro nuovi nati, come fanno con gli ignari scarafaggi. È roba da film dell’orrore, letteralmente: la vespa gioiello e specie simili hanno ispirato gli orrori che fanno scoppiare il petto nel franchise di Alien. La storia è semplice, anche se grottesca: la vespa femmina controlla le menti degli scarafaggi che dà in pasto alla sua prole, togliendo loro il senso della paura o la volontà di sfuggire al loro destino. Ma a differenza di quello che vediamo sul grande schermo, non è un virus incurabile che trasforma uno scarafaggio, una volta sano, in uno zombie senza cervello: è il veleno. E non un veleno qualsiasi: un veleno specifico che agisce come una droga, prendendo di mira il cervello dello scarafaggio.
Il cervello, in fondo, è fatto solo di neuroni, che si tratti di cervelli umani o di cervelli di insetti. Ci sono potenzialmente milioni di composti del veleno che possono accendere o spegnere i neuroni. Quindi non dovrebbe sorprendere che alcuni veleni prendano di mira il sistema nervoso centrale accuratamente protetto, compreso il nostro cervello. Alcuni si fanno strada superando ostacoli fisiologici, da punti di iniezione remoti intorno al corpo e superando la barriera emato-encefalica, per entrare nella mente delle loro vittime. Altri vengono iniettati direttamente nel cervello, come nel caso della vespa gioiello e del suo ospite scarafaggio zombie.
Facendo uno zombie
Le vespe gioiello sono un bellissimo anche se terrificante esempio di come i veleni neurotossici possono fare molto più che paralizzare. La vespa, che spesso è solo una frazione della dimensione della sua vittima, inizia il suo attacco dall’alto, scendendo in picchiata e afferrando lo scarafaggio con la bocca mentre punta il suo “pungiglione” – una parte del corpo modificata per la deposizione delle uova chiamata ovopositore – al centro del corpo, il torace, tra il primo paio di gambe. Il rapido colpo dura solo pochi secondi, e i composti di veleno funzionano velocemente, paralizzando temporaneamente lo scarafaggio in modo che la vespa possa mirare la prossima puntura con più precisione. Con il suo lungo pungiglione, punta il suo veleno che altera la mente in due aree dei gangli, l’equivalente insetto di un cervello.
Il pungiglione della vespa è così ben sintonizzato con la sua vittima che può sentire dove si trova all’interno della cupola dello scarafaggio per iniettare il veleno direttamente in sottosezioni del suo cervello. Il pungiglione è in grado di sentirsi nella testa dello scarafaggio, basandosi su spunti meccanici e chimici per trovare la sua strada oltre la guaina gangliare (la versione dell’insetto di una barriera emato-encefalica) e iniettare veleno esattamente dove deve andare. Le due aree del cervello degli scarafaggi che prende di mira sono molto importanti per lei; gli scienziati le hanno ritagliate artificialmente dagli scarafaggi per vedere come reagisce la vespa, e quando vengono rimosse, la vespa cerca di trovarle, impiegando molto tempo con il suo pungiglione incorporato alla ricerca delle regioni cerebrali mancanti.
Poi inizia il controllo mentale. Per prima cosa la vittima si striglia, tra tutte le cose; non appena le zampe anteriori dello scarafaggio si riprendono dalla paralisi transitoria indotta dalla puntura al corpo, inizia una fastidiosa routine di toelettatura che dura circa mezz’ora. Gli scienziati hanno dimostrato che questo comportamento è specifico per il veleno, dato che la perforazione della testa, lo stress generale dello scarafaggio, o il contatto con la vespa senza attività pungente non hanno suscitato lo stesso impulso igienico. Questo improvviso bisogno di pulizia può anche essere indotto da un flusso di dopamina nel cervello dello scarafaggio, quindi pensiamo che il composto simile alla dopamina nel veleno possa essere la causa di questo comportamento germanofobico. Si discute se il grooming stesso sia una caratteristica benefica del veleno o un effetto collaterale. Alcuni credono che il comportamento assicuri un pasto pulito e privo di funghi e microbi per il vulnerabile piccolo di vespa; altri pensano che possa semplicemente distrarre lo scarafaggio per qualche tempo mentre la vespa prepara la tomba dello scarafaggio.
La dopamina è una di quelle intriganti sostanze chimiche trovate nel cervello di un ampio spettro di vita animale, dagli insetti fino agli umani, e i suoi effetti sono vitali in tutte queste specie. Nella nostra testa, fa parte di un “sistema di ricompensa” mentale: inondazioni di dopamina sono innescate da cose piacevoli. Poiché ci fa sentire bene, la dopamina può essere meravigliosa, ma è anche legata a comportamenti di dipendenza e agli “sballi” che proviamo con sostanze illecite come la cocaina. È impossibile per noi sapere se anche uno scarafaggio prova una scarica di euforia da insetto quando il suo cervello si inonda di dopamina, ma preferisco pensare che sia così. (Sembra troppo raccapricciante che l’animale non riceva alcuna gioia dalla terribile fine che sta per incontrare.)
Mentre lo scarafaggio pulisce, la vespa lascia la sua vittima alla ricerca di un luogo adatto. Ha bisogno di una tana buia dove lasciare il suo bambino e l’offerta dello scarafaggio-zombie, e ci vuole un po’ di tempo per trovare e preparare il posto giusto. Quando ritorna circa 30 minuti dopo, gli effetti del veleno hanno preso il sopravvento: lo scarafaggio ha perso ogni volontà di fuggire. In linea di principio, questo stato è temporaneo: se si separa uno scarafaggio avvelenato dal suo aspirante assassino prima che la larva possa schiudersi, nutrirsi e impuparsi, la zombificazione svanisce entro una settimana. Sfortunatamente per lo scarafaggio avvelenato, questo è semplicemente troppo lungo. Prima che il suo cervello abbia la possibilità di tornare alla normalità, la giovane vespa ha già fatto il pieno e ha ucciso il suo ospite.
Le capacità motorie dello scarafaggio rimangono intatte, ma l’insetto semplicemente non sembra incline a usarle. Quindi il veleno non intorpidisce i sensi dell’animale, ma altera il modo in cui il suo cervello risponde ad essi. Gli scienziati hanno anche dimostrato che gli stimoli che normalmente provocano un’azione evasiva, come toccare le ali o le gambe dello scarafaggio, inviano ancora segnali al cervello dell’animale; semplicemente non evocano una risposta comportamentale. Questo perché il veleno silenzia certi neuroni in modo che siano meno attivi e reattivi, portando all’improvvisa mancanza di paura dello scarafaggio e alla volontà di essere sepolto e mangiato vivo. Questa attività del veleno richiede tossine che mirano ai canali del cloruro GABA-gated.
GABA, o acido γ-aminobutirrico, è uno dei più importanti neurotrasmettitori nel cervello degli insetti e degli uomini. Se l’attività dei neuroni è una festa, allora il GABA è una coperta bagnata; smorza la capacità di un neurone di essere attivato attraverso l’attivazione dei canali del cloruro. Quando i canali del cloruro si aprono, permettono agli ioni negativi del cloruro di fluire. Poiché a questi ioni piace frequentare gli ioni positivi, se questi canali sono aperti quando si apre un canale del sodio, gli ioni cloruro possono attraversare la membrana quasi allo stesso ritmo degli ioni sodio, rendendo più difficile per gli ioni sodio iniziare la cascata del domino che è la segnalazione del neurone. Anche se un neurone riceve il comando “vai”, il potenziale d’azione viene fermato. Il GABA non è un inibitore completo, tuttavia – i canali del cloruro non possono tenere completamente il passo con i canali del sodio, quindi un forte stimolo può superare l’effetto di smorzamento. Questo sistema di smorzamento è quello che la vespa coopta per far sì che lo scarafaggio faccia il suo dovere. Il suo veleno è pieno di GABA e di altri due composti che attivano gli stessi recettori del cloruro, la β-alanina e la taurina. Questi lavorano anche per prevenire la ricaptazione del GABA da parte dei neuroni, prolungando l’effetto.
Anche se questi composti del veleno possono tagliare l’attività cerebrale che farebbe fuggire la sua preda, quello che non possono fare è farsi strada da soli fino alle parti giuste del cervello dello scarafaggio. Ecco perché la vespa deve iniettarli direttamente nei gangli dello scarafaggio. Fortunatamente per lei, per un comodo scherzo della natura, lo stesso veleno che zombifica il cervello degli scarafaggi funziona come una magia per produrre la paralisi transitoria necessaria per allineare l’iniezione cranica. GABA, β-alanina e taurina spengono anche temporaneamente i motoneuroni, così la vespa ha bisogno di un solo veleno per completare due compiti molto diversi.
Con la sua preda calma e quiescente, la vespa può ricostituire la sua energia rompendo le antenne dello scarafaggio e bevendo del dolce e nutriente sangue di insetto. Poi conduce la sua vittima al suo luogo di riposo finale, usando ciò che rimane di un’antenna come un cavallo usa le redini di una briglia. Una volta dentro la sua tana, attacca un uovo alla gamba dello scarafaggio, poi sigilla la sua prole e lo scarafaggio.
Pasti freschi
Come se la manipolazione mentale non fosse abbastanza, il veleno della vespa ha un ultimo trucco. Mentre lo scarafaggio attende il suo inevitabile destino, il veleno rallenta il suo metabolismo per assicurarsi che viva abbastanza a lungo da essere divorato ancora fresco. Un modo in cui il metabolismo può essere misurato è la quantità di ossigeno consumata nel tempo, poiché tutti gli animali (noi compresi) usano l’ossigeno nel processo di creazione di energia dal cibo o dalle riserve di grasso. Gli scienziati hanno scoperto che il consumo di ossigeno degli scarafaggi che sono stati punti è molto più basso di quello dei loro amici scarafaggi sani. Pensavano che questo potesse essere il risultato del ridotto movimento delle vittime compiacenti, ma anche quando la paralisi viene indotta usando farmaci o recidendo i neuroni, gli scarafaggi punti vivono più a lungo. La chiave per la sopravvivenza prolungata sembra essere l’idratazione. Come esattamente il veleno agisca per mantenere uno scarafaggio idratato non è noto, ma assicura che quando la larva della vespa si schiude dal suo uovo, il suo pasto è pronto da mangiare. E subito dopo, una nuova vespa emerge dalla tana, lasciandosi dietro la carcassa dello scarafaggio.
Il veleno delle vespe è solo un esempio di veleno neurotossico portato all’estremo. Ci sono più di 130 specie nello stesso genere di vespe, inclusa la recentemente descritta Ampulex dementor (chiamata così per le guardie succhia-anime della prigione magica di Azkaban nella serie di Harry Potter). L’Ampulex appartiene a un gruppo molto ampio e diversificato di vespe, che conta almeno centinaia di migliaia di specie, che sono note per alcune serie manipolazioni mentali. Tutte hanno un macabro ciclo di vita: come adulti, si nutrono come le altre vespe e le api, ma come larve, devono nutrirsi di altri animali. Non sono del tutto indipendenti, non sono del tutto parassiti – sono parassiti-quasi, o come li chiamano gli scienziati, parassitoidi.
Gli scarafaggi non sono i loro unici obiettivi; ci sono vespe parassitoidi che depongono le loro uova in ragni, bruchi e formiche. La vespa Agriotypus dell’emisfero settentrionale temperato si immerge sott’acqua per attaccare le sue uova alle larve di caddis fly e può rimanere sommersa fino a 15 minuti per portare a termine il suo compito. Le coraggiose vespe Lasiochalcidia dell’Europa e dell’Africa si gettano nelle fauci da incubo di un formicaio, fanno leva e inseriscono le loro uova nella sua gola. Ci sono anche vespe chiamate iperparassitoidi che parassitano altre vespe come loro, come le specie Lysibia dell’Europa e dell’Asia, che fiutano i bruchi parassitati da altre vespe parassitoidi del genere Cotesia e depongono le uova nelle larve di vespa appena impupate. In alcuni casi, più specie di vespe si parassitano a vicenda, portando a una bambola russa di interazioni parassitarie.
E per garantire il loro passaggio sicuro dalla larva all’età adulta, queste vespe spesso ottengono più di un semplice pasto dai loro ospiti. Una di esse trasforma i suoi ospiti bruchi in guardie del corpo non morte che difenderanno le giovani vespe impupate che hanno appena mangiato il suo corpo. La larva di un’altra specie costringe il suo ospite ragno a tessere una ragnatela deformata ma resistente per proteggere il suo bozzolo appena prima di uccidere l’aracnide.
Come le vespe di questa insolita famiglia possono aver perfezionato l’arte del controllo mentale, ci sono altre specie velenose le cui tossine alterano gli stati mentali. Ci sono anche specie i cui composti neurotossici attraversano la nostra barriera emato-encefalica, un’impresa che nessun veleno di vespa può ancora raggiungere. Ma a differenza degli scarafaggi, noi Homo sapiens abbiamo una strana affinità per le sostanze che ci incasinano la mente. Anche se gli scarafaggi scappano da quelle che torcerebbero i loro cervelli, alcune persone sono disposte a pagare fino a 500 dollari per una dose di veleno per avere un’esperienza simile.