Registrata la frequenza cardiaca di una balena blu

Con molta ingegnosità e un po' di fortuna, i ricercatori di Stanford hanno monitorato la frequenza cardiaca di una balena blu allo stato brado. Le misurazioni rivelano che i cuori di balenottera azzurra stanno funzionando agli estremi e possono limitare le dimensioni della balena.

Incastonato in un guscio di plastica arancione neon, un set di sensori elettronici galleggiava lungo la superficie della baia di Monterey, in attesa di essere recuperata dai ricercatori della Stanford University. L'involucro conteneva componenti di enorme importanza con i quali è stata effettuata la prima registrazione del battito cardiaco di una balena blu.

Questo dispositivo, dotato di quattro ventose, aveva fissato un'etichetta piena di sensori vicino alla pinna sinistra della balena blu, dove registrava la frequenza cardiaca dell'animale attraverso elettrodi incorporati al centro di due dei canali di aspirazione. I dettagli del questo viaggio e la frequenza cardiaca erogata sono stati pubblicati negli Atti della National Academy of Sciences. (1)

Il dottor Jeremy Goldbogen, (2) assistente professore di biologia presso la School of Humanities Sciences (3) di Stanford e autore principale dell'articolo, dichiara: “Non avevamo idea che avrebbe funzionato ed eravamo scettici anche quando abbiamo visto i dati iniziali. Con un occhio molto attento, il dottor Paul Ponganis (4) - il nostro collaboratore della Scripps Institution of Oceanography - ha rilevato i primi battiti cardiaci nei dati. Gli animali che operano agli estremi fisiologici possono aiutarci a comprendere i limiti biologici alle dimensioni. Possono anche essere particolarmente sensibili ai cambiamenti nel loro ambiente che potrebbero influenzare la loro offerta di cibo. Pertanto, questi studi possono avere importanti implicazioni per la conservazione e la gestione di specie in via di estinzione come le balene blu."

L'analisi dei dati suggerisce che il cuore di una balena blu sta già lavorando al suo limite, il che potrebbe spiegare perché le dimensioni di questi cetacei non sono mai aumentate. I dati suggeriscono anche che alcune caratteristiche insolite del cuore della balena potrebbero aiutarle a esibirsi a questi estremi. Studi come questo danno ulteriori dati alla nostra conoscenza fondamentale della biologia e possono anche suggerire nuove idee per potenziare gli sforzi di conservazione.

Monitorati anche i pinguini

Un decennio fa, Jeremy Goldbogen e Paul Ponganis misuravano la frequenza cardiaca dei pinguini imperatori in immersione nel McMurdo Sound dell'Antartide. Anni dopo, si chiedevano se un simile compito potesse essere realizzato con le balene. “Onestamente ho pensato che non fosse molto facile perché dovevamo fare tante cose nel modo giusto: trovare una balena blu, ottenere il tag nella posizione giusta sulla balena, un buon contatto con la pelle della balena e, naturalmente, assicurandomi che il tag funziona e registra dati”, ha affermato Jeremy Goldbogen.

Il tag ha funzionato bene su balene più piccole e in cattività, ma avvicinarlo al cuore di una balena blu selvaggia è un compito diverso: essa non è addestrata a capovolgere la pancia; la balena blu ha una pelle simile a una fisarmonica sul lato inferiore che si espande durante l'alimentazione.

“Abbiamo dovuto distribuire questi tag senza sapere davvero se avrebbero funzionato o meno”, ha ricordato David Cade, un neolaureato del Goldbogen Lab (5) che è coautore del documento e ha posizionato il tag sulla balena. “L'unico modo per farlo era provarlo. Quindi abbiamo fatto del nostro meglio”.

David Cade attaccò l'etichetta, al suo primo tentativo, che scivolò in una posizione vicino alla pinna in cui poteva captare i segnali del cuore. I dati acquisiti hanno mostrato estremi sorprendenti. Quando la balena si inabissò, la sua frequenza cardiaca rallentò, raggiungendo un minimo medio di circa 4-8 battiti al minuto - con un minimo di due battiti al minuto. Nella parte inferiore di un'immersione, in cui la balena si è lanciata per consumare la preda, la frequenza cardiaca è aumentata di circa 2,5 volte il minimo, quindi è diminuita lentamente. Una volta che la balena ha consumato la preda e ha iniziato a emergere, la frequenza cardiaca è aumentata. La frequenza cardiaca più alta - da 25 a 37 battiti al minuto - si è verificata in superficie, dove la balena respirava e ripristinava i livelli di ossigeno.

Un cuore elastico

Questi dati erano interessanti perché la frequenza cardiaca più alta della balena quasi superava le previsioni, mentre la frequenza cardiaca più bassa era inferiore del 30-50% circa rispetto alle previsioni. I ricercatori pensano che la frequenza cardiaca sorprendentemente bassa possa essere spiegata da un arco aortico elastico - parte del cuore che sposta il sangue verso il corpo - che, nella balena blu, si contrae lentamente per mantenere un flusso sanguigno aggiuntivo tra i battiti. Nel frattempo, i tassi incredibilmente alti possono dipendere da sottigliezze nel movimento e nella forma del cuore che impediscono alle onde di pressione, create da ogni battito, l'interruzione del flusso sanguigno.

Osservando il quadro generale, i ricercatori teorizzano che il cuore della balena si esibisca vicino ai suoi limiti. Questo può aiutare a spiegare perché nessun animale è mai stato più grande di una balena blu. Questo fenomeno si potrebbe attribuire al fatto che il fabbisogno energetico di un corpo più grande supererebbe quello che il cuore può sostenere.

Ora, i ricercatori stanno lavorando intensamente per aggiungere più capacità al tag, incluso un accelerometro, che potrebbe aiutarli a capire meglio come le diverse attività influenzano la frequenza cardiaca. Vogliono anche provare il loro tag su altri membri del gruppo delle balene Rorqual, (6) come balene, megattere e balenottere.

“Gran parte di ciò che facciamo riguarda nuove tecnologie e molte si basano su nuove idee, nuovi metodi e nuovi approcci”, ha affermato David Cade. “Cerchiamo sempre di fare nuove conoscenze su questi animali”.

Ulteriori co-autori di Stanford includono gli studenti laureati Max Czapanskiy, James Fahlbusch, William Gough, Shirel Kahane-Rapport e il collega post dottorato Matt Savoca. Paul Ponganis è autore senior dell'articolo e altri co-autori del Cascadia Research Collective; l'University of California, Santa Cruz; e Scripps Institution of Oceanography presso l'University of California, San Diego. Goldbogen è anche membro della Stanford Bio-X. (7)

Questa ricerca è stata finanziata dall'Office of Naval Research, da una Terman Fellowship dell'Università di Stanford e dal John B. McKee Fund presso Scripps Institution of Oceanography.

Riferimenti:

(1) Extreme bradycardia and tachycardia in the world’s largest animal

(2) Jeremy Goldbogen

(3) Stanford Humanities and Sciences

(4) Paul Ponganis

(5) Goldbogen Lab | Hopkins Marine Station, Stanford University

(6) Rorqual

(7) Stanford Bio-X | Interdisciplinary Biosciences Institute

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Stanford researchers report first recording of a blue whale’s heart rate