Elettroricezione nell’aria: fili di connessione invisibili intorno a noi
L’elettroricezione, la capacità di rilevare i campi elettrici in un ambiente, è stata studiata soprattutto nei vertebrati acquatici: squali e razze, pesci elettrofori e, curiosamente, l’ornitorinco. L’acqua funge da mezzo conduttore. Ma l’elettricità è nell’aria intorno a noi: i peli delle nostre braccia si alzano quando siamo vicini a un raggio catodico. Questo è un esempio di elettroricezione in un mezzo non conduttivo, o «elettroricezione aerea». Gli impollinatori e le piante da cui sono attratti dipendono l’uno dall’altro. Che ruolo ha l’elettroricezione aerea in queste relazioni strettamente simbiotiche? «Per gli apidi e i ragni, percepire i campi elettrici è un’esperienza letteralmente da brivido. Possiamo dimostrare che un campo elettrico, come quello presente tra un’ape e un fiore, può provocare la deviazione dei minuscoli peli che hanno sulla testa e sulle zampe», spiega Daniel Robert, professore di bionanoscienze presso la Scuola di scienze biologiche dell’Università di Bristol. Il ElectroBee, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, è nato dalla consapevolezza che una nuova modalità sensoriale, a cui noi umani siamo insensibili, una dimensione sensoriale nascosta, si stava svolgendo a nostra insaputa.
Vibrometro laser Doppler che misura le reazioni fino alla scala nanometrica
La ricerca si addentra in un mondo pieno di segnali e recettori minuscoli, quindi Robert e il suo team hanno sfruttato la potenza della vibrometria laser Doppler per misurare il movimento dei peli su scala nanometrica. Come spiega lui stesso: «Per dare un’idea della scala, un nanometro sta a un metro come una mela sta alla Terra. Questi piccoli movimenti possono essere rilevati dai neuroni sensibili alla base di molti peli degli insetti». Per valutare se i bombi fossero in grado di percepire i segnali elettrici, ElectroBee ha preso una colonia di bombi e li ha fatti volare in un’arena in laboratorio, dove le condizioni potevano essere misurate e controllate. Agli insetti sono stati offerti due tipi di stazioni di alimentazione, che fornivano o acqua zuccherata, che essi cercano, o chinino, che non amano. Tutte le stazioni di alimentazione sembravano identiche ma erano state progettate anche come piattaforme elettriche, o e-flowers. «Siamo riusciti a controllare il voltaggio e abbiamo impostato la stazione di alimentazione di acqua zuccherata a 30 volt, un voltaggio piccolo che imita il potenziale medio di un fiore, e abbiamo impostato quelle di chinino a zero volt.» Le stazioni sono state spostate dopo ogni visita per evitare che i bombi imparassero la posizione e la geometria generale dell’arena. «Abbiamo scoperto che questi insetti possono imparare a trovare la fonte di zucchero, associandovi il campo elettrico. È interessante notare che quando abbiamo spento tutti gli e-flowers e ripetuto il processo, i bombi non sono stati in grado di imparare dove si trovava l’acqua zuccherata.»
Far volare i bombi attraverso i cerchi
Ma per sintonizzare con precisione il livello di tensione che i bombi percepiscono dai fiori, il team ha dovuto anche assicurarsi di utilizzare un livello di carica elettrostatica adeguato. È qui che entrano in gioco i cerchi in rame. «Siamo riusciti a misurare queste quantità facendo volare i bombi attraverso un anello di rame collegato a uno strumento altamente sensibile che misura la corrente», aggiunge Robert. Sapendo quanta carica è presente nelle interazioni naturali, il team ha potuto ricrearla strofinando una pallina di nylon su un pezzo di plastica nel modo giusto, facendo un po’ di pratica, per poi presentarla al bombo sotto la luce laser. «È un po’ come strofinare un palloncino a una festa di compleanno e vedere i capelli di un bambino che si rizzano», osserva Robert.
Un arazzo invisibile di interazione
Tutti i mammiferi hanno peli fatti di cheratina che sono in grado di accumulare carica, quindi è possibile che l’elettroricezione aerea sia diffusa. Ma qual è il beneficio? «Quando un fiore è stato visitato, il suo aspetto visivo non cambia. Ha lo stesso colore, la stessa forma, lo stesso odore. Ma il suo potenziale elettrico è cambiato, un cambiamento rapido che tradisce la visita appena avvenuta da parte di altre api. Il vantaggio è che la storia recente di quel fiore può essere letta nel suo stato elettrico», spiega Robert. Non si tratta solo di api. L’elettroricezione aerea aiuta i ragni a eseguire il ballooning che consente loro di percorrere in volo distanze di centinaia di chilometri. Consente ai bruchi di individuare le vespe, loro predatrici, caricate elettricamente quando si avvicinano. «Ora siamo stati in grado di documentare molteplici esempi di elettroricezione aerea con valore adattativo e sicuramente ce ne sono molti altri in attesa di attenzione scientifica.» La ricerca è significativa, ed è stata pubblicata su diverse riviste scientifiche, perché è la prima a dimostrare che i campi elettrici trasmessi attraverso l’aria possono essere rilevati e appresi dai bombi e da altri artropodi terrestri. «Riuscendo a misurare meglio i piccoli campi elettrici su apidi, ragni, fiori e bruchi, ho iniziato a immagina come potrebbe essere il mondo elettrostatico: i fiori di un prato che si illuminano al passaggio delle api. O seta di ragno che si proietta dritta nel cielo, come luci laser, trascinandoli in un lungo viaggio», dice Robert. «In modo evocativo, vedo queste forze elettrostatiche come piccoli e fugaci fili di elettricità che si formano e si disfano continuamente: connessioni tra organismi che evocano le complessità del tessuto della vita.»
Parole chiave
ElectroBee, Consiglio europeo della ricerca, apidi, elettroricezione aerea, tensione, forze elettrostatiche, valore adattativo, fiori, impollinatore
