Alcuni pesci, come tonni e squali, spostandosi lungo le diverse altezze della colonna d’acqua, possiedono la capacità di scaldare alcune importanti parti del corpo.
Il film horror “Frozen” datato 2010 ha come protagonisti tre giovani ragazzi che sfortunatamente rimangono bloccati su una seggiovia nel cuore dell’inverno. I tre ragazzi si troveranno quindi costretti ad affrontare le bassissime temperature per cercare di sopravvivere e tornare a casa. Mentre i mammiferi come l’uomo hanno la capacità di regolare e conservare, entro certi limiti, la propria temperatura corporea rispetto a quella esterna, nei pesci questo non si verifica e pertanto la temperatura corporea varia con quella ambientale. Vi sono però alcune specie acquatiche, come tonni e squali, che sono in grado di elevare la temperatura di alcuni distretti corporei conservando il calore metabolico attraverso un meccanismo che prende il nome di eterotermia regionale. Con questa particolare capacità, questi pesci riescono a fronteggiare le basse temperature senza subire danni.
L’ETEROTERMIA CRANIALE
Questo tipo di eterotermia si riscontra nel pesce vela, nel pesce spada e negli squali lamnidi, che presentano una temperatura di occhi e cervello nettamente più elevata rispetto alla temperatura dell’acqua circostante. Nel caso specifico degli squali, questi presentano una muscolatura rossa ben sviluppata che produce calore durante il nuoto e attraverso una struttura vascolare specializzata, sono in grado di convogliare il sangue venoso caldo dalla muscolatura rossa profonda verso la regione cranica. In questi animali, la temperatura di occhi e cervello risulta essere fino a 10°C superiore rispetto alla temperatura esterna. Il meccanismo che viene invece utilizzato del pesce spada risulta essere leggermente più complesso. In questi animali la temperatura di occhi e cervello può essere di 14°C superiore rispetto a quello dell’ambiente esterno e questo è possibile grazie alla presenza di un tessuto termogenico che deriva dalla modificazione di un muscolo extraoculare, ovvero il muscolo retto superiore. Le cellule di questo muscolo hanno perso la capacità contrattile (non sono pertanto presenti i miofilamenti) specializzandosi invece nella produzione di calore grazie al mantenimento delle altre componenti cellulari, in particolare i mitocondri, che, sviluppando energia che non viene impiegata per la contrazione muscolare, viene convertita in calore. Anche nel pesce vela la temperatura del cranio risulta essere più elevata rispetto a quella dell’ambiente esterno, ma in questo caso non si riscontra la presenza di muscoli extraoculari modificati. Infatti, la produzione di calore è possibile grazie alla presenza di tessuto adiposo bruno ben vascolarizzato localizzato nella regione ottica. Qual è però il vantaggio di avere una temperatura più elevata, rispetto all’ambiente esterno, di occhi e cervello? Il vantaggio è rappresentato dalla limitazione, o assenza, di danni a questi organi durante i cambiamenti rapidi di temperatura che si verificano lungo la colonna d’acqua. Questi grandi nuotatori, spostandosi continuamente in diverse zone, riescono con questo adattamento a evitare la degenerazione delle terminazioni sinaptiche che porterebbero a pesanti disfunzioni del sistema nervoso centrale.
L’ETEROTERMIA MUSCOLARE
Pesci come il tonno rosso e lo squalo bianco presentano una temperatura della muscolatura rossa più elevata rispetto all’ambiente esterno. Tutti i pesci presentano infatti due tipi di muscolatura: si distinguono i muscoli bianchi, coinvolti nel nuoto intenso ma di breve durata, dotati di metabolismo anaerobico, e i muscoli rossi che presentano un metabolismo aerobico e che sono coinvolti nel nuoto di lunga durata. Questo secondo tipo di muscolatura risulta essere più abbondante nei pesci sopracitati e contraendosi durante il nuoto producono elevate quantità di calore che sono in grado di riscaldare le zone centrali del corpo. L’eterotermia muscolare è possibile grazie alla presenza di un sistema circolatorio costituito in modo tale da determinare la formazione di un sistema controcorrente in grado di assumere calore dalla muscolatura rossa. Infatti le arterie, che dalle branchie trasportano sangue freddo verso i muscoli rossi, si sviluppano in vicinanza delle vene che trasportano sangue caldo dai muscoli verso le branchie. A questo punto, arterie e vene si diramano in numerosissimi capillari che si intrecciano tra loro scambiando calore in controcorrente. In questo modo il calore del sangue contenuto nelle vene viene trasmesso al sangue delle arterie. I tonni, inoltre, attraverso il controllo della muscolatura liscia dei vasi, sono in grado di modificare la superficie di scambio di calore in funzione della temperatura esterna. Con questo complesso sistema, tonni e squali sono in grado di mantenere elevate prestazioni durante il nuoto anche nelle acque fredde. Sia chiaro però che i muscoli rossi non sono specializzati in alcun modo nella produzione di calore: l’eterotermia muscolare è il semplice risultato dell’accoppiamento di muscoli rossi localizzati molto in profondità nel corpo e di un sistema di scambio di calore in controcorrente.
L’ETEROTERMIA VISCERALE
Tutti quanti gli squali e alcuni tonni sono in grado di innalzare la temperatura dei visceri con meccanismi differenti sotto vari punti di vista. Nei tonni la temperatura dei visceri aumenta in seguito ai pasti e data la presenza di una fitta rete capillare posta in prossimità dell’arteria celiaco-mesenterica, sono in grado di preservare il calore prodotto in tutta la massa viscerale escluso però il fegato, che verrà riscaldato da altri vasi sanguigni in vicinanza dell’organo. In questo modo, la temperatura dello stomaco di questi animali può arrivare ad essere al massimo di 20°C superiore rispetto alla temperatura esterna, ritornando poi gradualmente ai valori iniziali. Al contrario, negli squali, la temperatura dei visceri risulta essere costantemente più elevata di 4-14°C rispetto l’ambiente circostante indipendentemente dall’assunzione di cibo. Le temperature più elevate in questi animali si riscontrano al livello della valvola spirale, una particolare struttura localizzata nella parte centrale dell’intestino che consente di aumentare la superficie interna dell’intestino stesso e che consente un rallentamento della progressione del cibo, lungo l’apparato digerente, consentendo di completare l’assorbimento e la digestione degli alimenti ingeriti. In generale in questi animali l’eterotermia viscerale, oltre ad aumentare la temperatura delle zone più interne del corpo, serve anche ad aumentare l’efficienza dei processi digestivi e l’assorbimento dei nutrienti.
