L'origine dell'ano

Da uno studio norvegese, tutto quello che aveste voluto sapere sull'orifizio anale, ma non avete mai osato chiedere.

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| Herbert Spichtinger/Image Source/Corbis

Diciamolo: non è facile parlare dell'ano senza suscitare qualche sorrisetto sotto i baffi. Forse perché siamo abituati ad associare l'apertura apparentemente meno nobile con giochi di parole e doppi sensi. Eppure, la storia delle origini biologiche dell'ano (dal latino anus: cerchio, orifizio) ci racconta in che modo gli animali si sono evoluti e differenziati, diventando in molti casi creature estremamente sofisticate.

 

Non deve quindi stupire che sulla rivista Zoologischer Anzeiger sia stato pubblicata una ricerca che descrive, con un grado di approfondimento senza precedenti, il percorso evolutivo dell'orifizio anale, che va di pari passo con quello del sistema digerente. L'articolo, dal titolo Getting to the bottom of anal evolution, riporta anche numerosi esempi insoliti, dimostrando ancora una volta quanto possa essere sfaccettata e misteriosa la natura. E dimostrando soprattutto un aspetto che forse diamo molto per scontato: l'ano è un organo molto importante; per molti animali uno dei più importanti; una struttura essenziale che cambia il modo in cui funziona il sistema digestivo di un'animale.

 

Una ricerca originale. Gli autori della ricerca sono Andreas Hejnol e Chema Martín-Durán, due biologi molecolari dell'Università di Bergen, in Norvegia. Come ha sottolineato Hejnol su BBC Earth, negli ultimi anni gli scienziati si sono soffermati sullo studio di svariati organi e sistemi biologici «ma l'apertura anale è stata largamente trascurata». Eppure, si tratta di un "organo" che nel corso de tempo non ha mancato di riservare sorprese. «È affascinante capire come i cambiamenti a livello molecolare durante l'evoluzione – ha detto Hejnol – abbiano portato alla formazione di questa porzione di intestino».

 

Gli animali provvisti di uno sbocco secondario per l'espulsione delle feci sono detti proctodeati (nella foto, un gibbone dalle mani bianche mostra il fondoschiena). Quelli con un'unica apertura, orale, che funge sia da bocca che da ano, sono classificati come aprocti. | JOSEF GELERNTER / CATERS NEWS / IPA

Uno, nessuno, centomila. La presenza dell'ano è collegata al grado di evoluzione e complessità dell'apparato digerente, che negli esseri viventi ha il compito di introdurre, digerire e assorbire i nutrienti contenuti nel cibo, eliminando le sostanze non utilizzabili per il metabolismo sotto forma di feci. Là dove è assente un vero sistema digerente, come nelle spugne di mare (phylum Porifera), manca ovviamente anche l'orifizio anale.

 

In acqua, troviamo specie con un apparato digerente molto semplice costituito da una singola sacca, comunicante verso l'esterno per mezzo di un'unica apertura, che serve per ingerire gli alimenti ed espellere i residui nell'ambiente esterno – questi organismi vengono definiti aprocti.

 

È il caso di molte creature "gelatinose" che vivono negli oceani, come le meduse, i coralli o gli anemoni, tutti appartenenti al phylum Cnidaria.

 

La conta diventa più difficile quando si punta la lente di ingrandimento sui Platelminti (i cosiddetti vermi piatti), un phylum che comprende oltre 25mila specie, tra cui molti parassiti che infestano anche l'uomo. Qui, la domanda "quanti ani hai" non cela alcun tipo di presa in giro: ci sono infatti alcuni esemplari senza ano, altri con un unico sbocco di andata-ritorno, e altri ancora con uscite multiple. Come il Thysanozoon nigropapillosum, la cui zona ventrale è cosparsa di un numero considerevole orifizi.

 

Un passo avanti nell'evoluzione. Avere un canale alimentare con due aperture, come accade di regola negli esseri viventi più evoluti, ha due principali vantaggi. «In primo luogo – ha spiegato Martín-Durán – un animale può assumere nuovi alimenti mentre sta ancora digerendo il pasto precedente. Provate a immaginare se dovessimo attendere di pranzare perché non abbiamo ancora eliminato i resti della colazione». Inoltre, un apparato digerente che prevede la bocca e l'ano, si può differenziare, sviluppando organi e sezioni con funzioni specifiche.

 

La parte finale dell'apparato digerente umano. Il colon, che fa parte dell'intestino crasso, si divide in quattro sezioni: ascendente, traverso, discendente, sigma. L'ultima porzione sfocia nel retto, che comunica con l'esterno mediante l'orifizio anale. | JACOPIN/BSIP/BSIP/Corbis

Nell'uomo, ad esempio, il pasto affronta un lungo percorso che passa per bocca, faringe, epiglottide, esofago, stomaco, intestino tenue ed infine intestino crasso, la cui porzione più distale è appunto l'orifizio anale. «È difficile immaginare un processo di trasformazione del cibo ugualmente efficiente con una sacca che manca di un'apertura anale», ha concluso Martín-Durán.

 

ascesa e caduta. Mentre i vantaggi per il sistema digerente appaiono chiari, risulta più difficile capire quando e in che modo l'ano si sia originato nel corso dell'evoluzione. Stando ad Hejnol e Martín-Durán un ruolo chiave spetterebbe a due geni, Brachyury e ParaHox, presenti in quasi tutti gli animali e responsabili della formazione dei tessuti che modellano l'orifizio. Curiosamente, dopo la comparsa di questi geni in un antenato comune ancora da individuare, diverse specie potrebbero avere subito una seconda ondata evolutiva, che le ha spinte a perdere nuovamente l'ano. Ma il motivo per cui alcuni organismi elementari avrebbero ottenuto un vantaggio dalla scomparsa di uno strumento biologico così importante, resta per i due studiosi un mistero che richiederà ulteriori ricerche.

 

Gli acoeli possono aiutarci a scoprire l'origine dell'ano. | Eric Rottinger/Kahikai.org

Un tabù che cade. Gli studi di Hejnol e Martín-Durán forniscono anche prove molto interessanti per collegare l'evoluzione del ano a un'altra struttura, quella che gli animali utilizzano per il sesso. I due si sono concentrati su un gruppo di animali chiamati aceli che, in termini evolutivi, sono estremamente primitivi. Simili a piccoli vermi appiattiti, non più lunghi di due millimetri, queste creature vivono libere nel mare. Non hanno per niente intestino, né ano e sono anche privi del sistema circolatorio e respiratorio. In sostanza non hanno alcuna cavità del corpo; i loro corpi sono solidi. Ma per riprodursi creano sperma, che viene rilasciato attraverso un'apertura nel corpo chiamato gonoporo, una cavità genitale presente anche in diversi altri invertebrati che serve proprio per rilasciare lo sperma e le uova.

 

La congettura è che l'evoluzione dell'ano vada a braccetto con quella del gonoporo e gli studi genetici condotti da Hejnol, Martín-Durán e altri colleghi sembrano confermarlo.

 

«La nostra ipotesi è che l'apertura anale abbia qualche connessione evolutiva con il gonoporo – ha spiegato Hejnol alla BBC –, ma questo naturalmente rende l'intero argomento ancora più delicato. D'altra parte la natura è così: non si preoccupa dei tabù nella società umana».

 

Lo sapevate che... Esiste un ristretto gruppo di animali che sembrano avere ciò che Hejnol e Martín-Durán descrivono come un ano "transitorio". Un minuscolo verme della famiglia Haplognathia, lungo pochi millimetri, possiede un'apertura temporanea attraverso la quale si ritiene possa occasionalmente defecare, sebbene non esistano prove dirette a supporto dell'ipotesi. Un analogo ano transitorio si trova in un microscopica creatura di recente scoperta, ribattezzata Micrognathozoa, che vive nelle sorgenti calde dell'Isola di Disko, in Groenlandia.

 

Uno dei casi più curiosi è però quello dell'Ananteris balzani, un raro scorpione sudamericano che in casi eccezionali perde l'orifizio anale. Per sfuggire all'attacco di un potenziale predatore, lo scorpione si priva di una parte della coda, attraverso un meccanismo difensivo noto come autotomia, comune anche alle lucertole. Lo stratagemma ha però una controindicazione, ovvero la perdita dell'ano, che è posizionato nelle vicinanze del pungiglione. Dato che la coda non si rigenera, l'artropode non ha più modo di defecare e le sostanze non assorbite dall'organismo si accumulano nell'addome, esercitando una pressione che può aprire dei varchi temporanei verso l'esterno. Nonostante le nuove condizioni di vita non siano ottimali, l'Ananteris balzani può sopravvivere fino a 8 mesi dalla perdita dell'ultimo tratto intestinale.

 

Per salvarsi la vita lo scorpione Ananteris balzani rinuncia a parte della coda, ano compreso. Le linee tratteggiate mostrano i possibili punti di rottura. | Mattoni et al

Negli uccelli, negli anfibi, nei rettili, in alcuni pesci e nei monotremi (l'ordine di mammiferi di cui fa parte l'ornitorinco) l'ano è fuso con le terminazioni dell'apparato genitale e dell'apparato urinario. Lo stesso orifizio, noto come cloaca, serve quindi per espellere i rifiuti liquidi e solidi, ma anche per l'accoppiamento e la deposizione delle uova.

 

Post scriptum. Come putroppo ci aspettavamo, quando abbiamo pubblicato questo articolo su Facebook, i commenti sarcastici non si sono fatti attendere. Ma c'è stato anche un commento molto interessante di Marco Vinci, che vi riportiamo qui sotto.

 

Sovente si prova amarezza ad assistere al pubblico ludibrio generato da questioni scientifiche estremamente importanti per la comprensione della Vita, come ad esempio lo studio dell'ano.

L'autapomorfia è un carattere adottato come criterio tassonomico
per distinguere gruppi di viventi. La vertebra, ad esempio, è il carattere che accomuna tutti i Vertebrati, le mammelle il carattere che accomuna i Mammiferi. Queste classificazioni indicano che tali gruppi sono monofiletici, ossia hanno un'origine comune, sono discesi tutti da un comune progenitore ancestrale che ha evoluto per primo il carattere differenziando una nuova linea evolutiva.

L'Ano è un carattere distintivo superiore sia alla mammella sia alla vertebra perché accomuna un più ampio gruppo di animali.
Avere un ano non è per nulla scontato! Esistono molti animali senza ano (es. Meduse e Spugne) in questi animali il cibo entra ed esce da un'unica apertura, tale condizione è considerata indice di primitività.
Ad un certo punto dell'evoluzione è comparso l'ano e questo carattere ha dato origine ad una linea evolutiva di successo, poiché ha permesso l'evoluzione di un più complesso sistema digerente e quindi l'occupazione di nuove nicchie ecologiche, l'ano ha consentito l'accesso ad un'ampia varietà di fonti trofiche.

Inoltre, non solo la presenza dell'ano è un carattere distintivo, ma anche la sua formazione embrionale. Gli animali sono suddivisi in due grandi gruppi a seconda della modalità di sviluppo embrionale dell'ano: Protostomi (a cui appartengo Molluschi, Crostacei ed Insetti) e Deuterostomi (a cui appartengono Vertebrati ed Echinodermi).
Nei Protostomi la bocca si sviluppa dal blastoporo e l'ano dall'estremità opposta, viceversa nei Deuterostomi è l'ano a svilupparsi dal blastoporo e la bocca all'estremità opposta.

Come disse Ernst Haeckel "L'Ontogenesi ricapitola la Filogenesi".
Le diverse modalità di formazione dell'ano ci indicano che noi Vertebrati siano in rapporto filogenetico stretto con gli Echinodermi (stelle di mare ed oloturie), entrambi facciamo parte dei Deuterostomi.

Quindi, la prossima volta che leggete "studio dell'ano" oppure "nuova scoperta sull'ano", non siate canzonatori, perché si tratta di questioni scientifiche importanti al fine di comprendere l'evoluzione della vita.

 

11 maggio 2015 | Davide Decaroli