Rigenerazione dei crostacei:una guida completa alla ricrescita degli arti

Se allevi crostacei come gamberi, gamberetti e granchi (compresi i granchi eremiti), perdere un arto o un artiglio può essere uno spettacolo scioccante e preoccupante. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, non è necessario farsi prendere dal panico.

I crostacei hanno un'abilità straordinaria:possono rigenerare le appendici perdute durante le mute successive! Questa naturale capacità di ricrescita consente ai crostacei di riprendersi da lesioni, predazione e autotomia (autoamputazione) in natura.

In questo articolo descriverò le diverse fasi della rigenerazione dei crostacei, cosa la influenza, quanto può durare e cosa possiamo fare al riguardo per aiutare i nostri animali domestici.

La rigenerazione dei crostacei rimane una sfida di lunga data nelle scienze biologiche.

Nonostante gli scienziati abbiano già studiato il processo di rigenerazione per molti decenni, ammettono che la loro attuale conoscenza dei meccanismi molecolari, come gli ormoni endocrini e i fattori ambientali alla base della muta e della rigenerazione, rimane ancora limitata.

Ragioni comuni per cui i crostacei possono perdere gli arti

1. Autotomia:

Questo è anche chiamato autoamputazione. La maggior parte dei crostacei può deliberatamente perdere un arto innescando un riflesso muscolare in un'articolazione debole del "piano di rottura".

In natura questo meccanismo viene utilizzato per sfuggire ai predatori o districarsi dalle trappole.

2. Infortunio:

I crostacei hanno articolazioni degli arti fragili e soggette a dislocazione. Pertanto, traumi diretti causati dai predatori, combattimenti con conspecifici o incidenti possono fratturare gli arti.

3. Infezioni batteriche/virali:

Le malattie del guscio causate da agenti patogeni batterici o fungini possono degradare l'esoscheletro, indebolendo le articolazioni. Alcuni virus colpiscono anche i tessuti connettivi.

Ciò aumenta la probabilità che gli arti cadano.

4. Mute fallite:

Durante il processo di muta, quando il vecchio esoscheletro viene eliminato, gli arti si aggrovigliano o non riescono a staccarsi correttamente. Torcere e tirare può accidentalmente staccare le gambe prima che la nuova cuticola si indurisca.

5. Scarsa qualità dell'acqua (ambiente):

Esposizione prolungata a temperatura e umidità non ottimali e/o i parametri dell'acqua possono corrodere e indebolire il loro esoscheletro.

Ciò rende i crostacei più fragili e soggetti a perdite.

6. Carenze nutrizionali:

Una nutrizione inadeguata, come la mancanza di calcio, può portare a una scarsa formazione dell’esoscheletro. Ciò crea debolezze strutturali e influisce sull'integrità della shell.

7. Ricrescita anomala:

In alcuni rari casi, un arto può rigenerarsi in modo anomalo o possono verificarsi alcuni tipi di difetti nella nuova cuticola. Ciò può aumentare le possibilità di nuova perdita dopo la muta.

Riepilogo preliminare:

Con un habitat adeguato, una buona alimentazione, il mantenimento dei parametri dell'acqua (ambiente) ideali e compagni di vasca adatti, la perdita degli arti può essere ridotta al minimo nei crostacei.

Tuttavia, conoscere le ragioni della perdita degli arti può aiutare i proprietari di animali domestici a rispondere in modo appropriato.

Fasi della rigenerazione degli arti nei crostacei

Crediti al programma NOAA Teacher at Sea

Secondo lo studio, ci sono 4 fasi principali della rigenerazione degli arti:

1. Guarigione delle ferite
2. Formazione di blastema
3. Proliferazione/crescita cellulare
4. Modellazione del tessuto

Cercherò di descrivere tutte le fasi in un linguaggio breve e semplice, poiché il processo in sé è incredibilmente complesso e gli scienziati lavorano costantemente per studiarlo.

1. Guarigione delle ferite

• Dopo la perdita dell'arto, una membrana protettiva chiamata membrana autotomica sigilla rapidamente la ferita.
• Gli emociti (cellule del sangue) vengono reclutati nel sito della lesione rilasciando fattori di coagulazione.
• La guarigione delle ferite viene avviata da una cascata di eventi cellulari complessi, che riparano rapidamente il tessuto danneggiato mediante l'attivazione dei geni di risposta alla ferita.

La rapidità di questo processo è fondamentale in quanto garantisce che la lesione all'esoscheletro venga riparata rapidamente, riducendo il rischio di infezione.

2. Formazione di Blastema

Il blastema è un ammasso di cellule indifferenziate che si forma sotto l'epidermide della ferita. Subisce la morfogenesi per formare l'organo mancante.

Il blastema cresce di dimensioni attraverso la rapida divisione delle cellule. Inoltre, anche i nervi iniziano a rigenerarsi nel blastemale (questo è necessario per le fasi successive).

3. Proliferazione/crescita cellulare

Il blastema si espande, formando una gemma visibile dell'arto contenente i tessuti in rigenerazione. Il germoglio dell'arto contiene segmenti ripiegati dell'appendice rigenerante.

Nel corso delle mute successive, il nuovo arto si allunga man mano che le cellule iniziano a differenziarsi.

Ciò significa che le cellule generiche si specializzano nei tipi cellulari necessari come cellule muscolari, nervose, ossee, ecc.

4. Modellazione dei tessuti

Le cellule del blastema si ridifferenziano nei tessuti specializzati del nuovo arto.

Ciò significa che le cellule di blastema inizialmente generiche si trasformeranno in tipi cellulari specializzati necessari per formare la nuova struttura degli arti. Ad esempio, alcune cellule si differenzieranno in cellule muscolari, cellule nervose, cellule dell'esoscheletro, ecc.

I segnali molecolari, come i geni HOX, aiutano a guidare il posizionamento e l’identità dei tessuti durante la rigenerazione degli arti. Questi geni sono come istruzioni che dicono alle cellule dove andare e cosa diventare (sostanzialmente, agiscono come "GPS e descrizioni di lavoro" cellulari).

Nota :Consideratelo come un progetto che dice alle cellule come ricostruire l'arto mancante. Man mano che l'arto ricresce, assume una struttura segmentata e un orientamento specifico, grazie a questi segnali.

Alla fine, il nuovo arto raggiunge le dimensioni complete e la corrispondenza strutturale con l'appendice originale.

Quali arti o organi i crostacei possono e non possono rigenerarsi?

Esistono alcune limitazioni alla rigenerazione dei crostacei. Inoltre, l'entità della rigenerazione varia tra le diverse specie. Tuttavia, in generale, i crostacei possono rigenerare gli arti e persino alcuni organi.

1. Gambe
2. Artigli
3. Baffi (antenne e antenne).
4. Occhi

I crostacei non possono rigenerare organi interni complessi come il sistema digestivo o gli organi riproduttivi. Inoltre, non possono rigenerare parti del corpo come la testa o la coda.

È anche importante sottolineare che la capacità di rigenerarsi può dipendere dall'entità e dalla qualità della lesione.

Ad esempio, negli esperimenti con i gamberi, si è scoperto che se la superficie dell'occhio fosse danneggiata (occhi in cui veniva rimossa solo la retina), i gamberi potevano rigenerarla. Tuttavia, se la lesione era profonda, la rigenerazione non era possibile. Nessuno degli occhi rimossi alla base mostrava segni di rigenerazione durante le tre mute. 

Gli artropodi come i crostacei (granchi, gamberi, ecc.) e gli insetti possono far ricrescere appendici o arti dopo la perdita, ma non possono rigenerare l'intero corpo.

Ad esempio, stella marina , planaria , vermi piatti e idra può far ricrescere parti importanti del corpo o addirittura formare organismi completamente nuovi da segmenti. Secondo la ricerca scientifica, per ripristinare l'intero corpo, la planaria ha bisogno solo di 1/279 di parte del suo corpo!

Quanto tempo ci vuole per rigenerarsi?

Molti esperimenti hanno dimostrato che un'appendice completamente funzionale di solito si rigenera dopo 1 - 3 mute consecutive.

Poiché il processo di rigenerazione è direttamente collegato al processo di muta, il tempo di rigenerazione è direttamente correlato al tempo di muta.

Pertanto è importante tenere conto anche dell'età dell'animale.

Gli individui giovani mostrano tassi di crescita rapidi e gli arti in rigenerazione vengono sostituiti entro diversi giorni o settimane. In confronto, la rigenerazione degli arti adulti richiede molto più tempo e può essere completata in diversi mesi o anni.

Inoltre, i crostacei più giovani tendono a rigenerare gli arti in modo più efficiente rispetto agli individui più anziani. La capacità rigenerativa diminuisce con l'invecchiamento.

In che modo la perdita degli arti influisce sul processo di muta

Nei crostacei (gamberi, paguri, granchi, gamberi, ecc.), l'esoscheletro rigido e calcificato ne limita la crescita continua. Pertanto, per aumentare di dimensioni, volume ed espandere i tessuti molli, sostituiscono periodicamente il loro esoscheletro. Questo è il processo di muta.

Questo processo è fondamentale per una serie diversificata di processi biologici come crescita, sviluppo, riproduzione e, ovviamente, rigenerazione.

È stato scoperto che la perdita di qualsiasi organo o arto nei crostacei porta a una significativa riduzione del tempo tra i periodi di muta poiché la perdita di appendici compromette la mobilità e la sopravvivenza.

Allo stesso tempo, se un germoglio in crescita viene ferito o subisce autotomia durante il processo di rigenerazione, la muta viene posticipata per dare tempo alla gemma secondaria di crescere.

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Cosa regola la rigenerazione nei crostacei?

La muta e la rigenerazione sono regolate da diversi fattori chimici, inclusi gli ormoni steroidei e neurosecretori.

Secondo lo studio, la melatonina amplifica la crescita dei germogli degli arti in fase di rigenerazione e, in definitiva, aumenta i tassi di rigenerazione.

È interessante notare che alcuni segnali chimici (i cosiddetti segnali inibitori) possono inibire la rigenerazione. Ad esempio, l’estratto del cordone nervoso iniettato nel sito dell’amputazione rallenta la rigenerazione. Ciò potrebbe consentire al crostaceo di dare priorità alla rigenerazione delle parti del corpo più critiche.

Nota: Nei crostacei, la ghiandola principale che produce gli ormoni che regolano la muta e la rigenerazione è l'organo Y (chiamato anche ghiandola ecdisiaca). L'organo Y funziona in tandem con l'organo X, che si trova nel gambo oculare del crostaceo. L'organo X secerne ormoni che regolano o inibiscono l'organo Y.

I crostacei avvertono dolore quando perdono gli arti?

È in corso un dibattito scientifico sulla questione se i crostacei provino dolore. Puoi leggere il mio articolo su questo argomento (link sotto).

Tuttavia, se si considera questo argomento dal punto di vista dell'autotomia, si può affermare con un certo grado di certezza che non è così.

Come ho già accennato, l'autotomia degli arti nei crostacei è un riflesso. Avviene lungo uno specifico piano di rottura eseguito. Non sono presenti muscoli sul piano di rottura. Di conseguenza, limita il danno e la grave perdita di emolinfa.

Il piano di rottura eseguito è morfologicamente specializzato e caratterizzato da uno spessore ridotto per consentire una facile frattura

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È normale che un granchio eremita, un gambero o un gamberetto perdano le zampe?

La risposta breve è sì. È abbastanza normale che crostacei come granchi, gamberetti, aragoste e gamberi perdano le zampe e le rigenerano nel tempo.

Pensaci e basta.

• Possono recidere intenzionalmente i propri arti attraverso un processo chiamato autotomia. Questo è un meccanismo di difesa per sfuggire ai predatori e sopravvivere alle ferite.
• Il ciclo di muta consente loro di rigenerare rapidamente nuovi arti.
• Nella maggior parte dei casi, possono sopravvivere bene, anche senza più gambe.

Quindi, a causa delle loro straordinarie capacità rigenerative, è molto comune e naturale che i crostacei perdano e ricrescano le zampe più volte durante la loro vita. Un crostaceo a cui mancano le zampe non è affatto anormale.

Cosa fare se il tuo paguro o gambero perde una gamba?

• Niente panico. La perdita delle gambe è un evento naturale e possono rigenerare gli arti perduti.
• Quarantena. Se hai diversi paguri, separali finché la ferita aperta non si chiude per prevenire l'infezione. Se hai crostacei acquatici (gamberi, gamberi, ecc.) mantieni un'ottima qualità dell'acqua.
• Punti nascosti. Assicurati che abbiano dei nascondigli in cui si sentano sicuri durante la muta e
• Diete speciali. Alimenta una dieta nutriente con proteine e i crostacei richiedono molto calcio. Il loro esoscheletro ha bisogno di calcio per indurirsi adeguatamente.
• Non disturbarlo durante la muta. Durante la muta sono morbidi e vulnerabili. Non stressarli. Il processo di rigenerazione richiede diverse mute nell'arco di settimane/mesi. Sii paziente per la ricrescita completa.

Una volta ricresciuto, il nuovo arto potrebbe essere più piccolo. Ma acquisirà dimensioni, forza e funzionalità con ogni muta successiva.

La chiave è fornire le condizioni ideali per il processo di rigenerazione e monitorarlo attentamente. Con tempo e attenzione, possono riprendersi completamente.

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È possibile rigenerare un arto perduto senza fare la muta?

Periodicamente, su vari forum Internet, è possibile trovare affermazioni da parte di alcuni individui secondo cui i loro animali domestici erano in grado di rigenerare parti del corpo perdute senza mutare.

Nella mia esperienza non ho mai riscontrato casi del genere e, se esistessero, sarebbero considerati fenomeni anomali . Attualmente, anche il consenso scientifico è che ciò non è possibile nei crostacei perché la crescita nei crostacei è un processo discontinuo, le appendici possono essere sostituite solo con la muta.

Pertanto, per rispondere a questa domanda:no, i crostacei non possono rigenerare gli arti perduti senza mutare. La muta è un requisito assoluto per la rigenerazione degli arti nei crostacei come granchi, aragoste, gamberetti e gamberi.

Ci sono problemi qui:

• Il duro esoscheletro dei crostacei impedisce qualsiasi aumento significativo delle dimensioni degli arti al di fuori della muta. L'esoscheletro rigido blocca la crescita e l'espansione cellulare.
• Senza muta, il blastema (massa cellulare rigenerativa) non può espandersi abbastanza da produrre un arto completo a causa di vincoli fisici.
• Anche gli ormoni che stimolano la rigenerazione sono legati al ciclo di muta, quindi aggirare le mute è praticamente impossibile.
• Inoltre, la prevenzione sperimentale della muta blocca completamente lo sviluppo degli arti.

Come possiamo vedere, non ci sono prove che i crostacei possano rigenerare anche i piccoli arti senza la periodica perdita dell'esoscheletro consentita dalla muta. Il ciclo di muta è indispensabile per consentire la ricrescita rigenerativa dei crostacei.

In conclusione

Perdere un arto non è una condanna a morte per i crostacei!

I crostacei possono perdere e rigenerare i loro arti dallo stadio giovanile a quello adulto. Sebbene questi animali dimostrino capacità rigenerative impressionanti per gli arti e l'esoscheletro, la loro capacità di rigenerazione è limitata a parti specifiche del corpo e non si estende agli organi interni.

La velocità con cui gli arti si rigenerano dipende dal ciclo di muta. Questo processo prevede lo sviluppo di un piccolo germoglio che cresce gradualmente fino a diventare un arto completamente funzionale, completo di articolazioni e muscoli.

Riferimenti:

1. Feleke, Mesalie, Samuel Bennett, Jiazhi Chen, David Chandler, Xiaoyong Hu e Jiake Xu. "Approfondimenti biologici sulla rapida rigenerazione dei tessuti di gamberi e crostacei d'acqua dolce." Biochimica e funzione cellulare39, n. 6 (2021):740-753.
2. Ventura, T., M. J. Stewart, J. C. Chandler, B. Rotgans, A. Elizur e A. W. Hewitt (2019). "Aspetti molecolari dello sviluppo e della rigenerazione degli occhi nel gambero rosso australiano, Cheraxquadricarinatus." Acquacoltura e pesca 4(1):27-36.
3. Govind, C. e J. Pearce (1985). "Ricomparsa migliorata delle fibre veloci nella rigenerazione dei muscoli più vicini agli artigli dei gamberi." Biologia dello sviluppo 107(1):206-212
4. Bittner, G. D. e R. Kopanda (1973). "Fattori che influenzano la muta nel gambero Procambarusclarki." Giornale di zoologia sperimentale 186(1):7-16
5. Zhang, C., X.-z. Yang, M.-j. Xu, G.-y. Huang, Q. Zhang, Y.-x. Cheng, L. Lui e H.-y. Ren (2018). "La melatonina promuove la rigenerazione del cheliped, la funzione degli enzimi digestivi e l'immunità dopo l'autotomia nel granchio cinese, Eriocheirsinensis." Frontiere in fisiologia 9:269.
6. Smith, David L. "Modelli di perdita degli arti nel granchio blu, CallinectessapidusRathbun, e gli effetti dell'autotomia sulla crescita". Bollettino di Scienze Marine46, n. 1 (1990):23-36.