Il volo degli uccelli - stsbc

Il volo degli uccelli
La struttura primaria di una proteina è determinata direttamente dalla sequenza di nucleotidi che
compongono il suo gene codificante, e consiste semplicemente in una lunga catena di amminoacidi
uniti tra loro da legami peptidici (a). La presenza di gruppi funzionali quali C=O e N–H negli
amminoacidi permette la formazione di interazioni tipo ponte idrogeno all’interno della catena
peptidica, portandola a ripiegarsi su se stessa e formare delle strutture ad α-elica o β-foglietto (b). È
possibile che in differenti punti di tale catena siano presenti dei complessi di amminoacidi in grado
di formare delle strutture ad elica o foglietto, si può arrivare così ad averle entrambe nella stessa
struttura proteica. Questo porta la catena ad assumere, a seconda del caso considerato, particolari
conformazioni spaziali quali globuli e fibre, detti strutture terziarie (c). L’associazione di più
globuli o fibre (non necessariamente uguali tra loro) in un’unica grande proteina genera il livello di
organizzazione strutturale più complesso, la struttura quaternaria (d).
Per tornare al caso specifico delle piume e degli altri rivestimenti cutanei, due parole sulla
cheratina. Ricca di zolfo e di tipo fibrosa, è suddivisibile in due categorie: molle e dura. La
cheratina molle è la componente principale di pelo, capelli e piume, ed ha proprietà totalmente
diverse dalla cheratina dura. Infatti è traslucida e gode di una certa plasticità, basti pensare alle
caratteristiche dei nostri capelli: li possiamo cambiare di forma e, se in buona salute, risplendono
sotto la luce del sole. Se sottoposta al calore essa si ritrae, se invece viene messa in acqua fredda si
gonfia idratandosi. L’altro tipo di cheratina, quella dura, è agli antipodi. Di consistenza decisamente
più rigida non si piega sotto sforzo, bensì si spezza; inoltre è molto più resistente al calore. È la
componente base di tutte le scaglie cornee della cute dei rettili, così come delle nostre unghie, del
corno del rinoceronte e degli artigli in generale.
Queste caratteristiche così diverse tra loro sono dovute semplicemente alle precedenti
organizzazioni a livello intermolecolare delle fibre di cheratina, il che va a sostenere che un
passaggio da scaglie a piume sia stato possibile. Una possibilità è che una semplice mutazione del
DNA sul gene codificante la cheratina potrebbe aver causato la sostituzione di un amminoacido con
un conseguente cambiamento della struttura primaria della proteina; passando dai livelli più bassi
alle organizzazioni superiori l’errore si tramanda con un effetto “a cascata”, creando una struttura
proteica completamente nuova con proprietà differenti.
Se le microscopiche strutture in cui si organizzano le proteine non dovessero bastare a convincere i
più scettici basta prendere in considerazione l’analoga disposizione dei due rivestimenti cutanei
mostrati nell’immagine 31 e vedere da cosa hanno origine.
Immagine 31: Squame e piume
Le squame e le piume si sviluppano nel medesimo modo, vale a dire che nascono dalle stesse
strutture dell’epidermide. All’inizio non sono altro che delle piccole papille dermiche sulla
superficie embrionale dell’animale, semplici addensamenti di cellule che sporgono leggermente
dalla pelle. La forma usuale di penne e squame è raggiunta in entrambe i casi tramite un processo di
cheratinizzazione delle cellule della papilla dermica: vengono progressivamente riempite con questa
proteina e, man mano che muoiono, la penna (o la scaglia, a differenza dell’animale) cresce verso
ciò che sarà la sua forma finale. A processo ultimato la guaina protettiva che ricopriva la nuova
penna si sbriciola (eliminata dall’azione di lisciatura del becco) e si spiega per assumere la forma
definitiva. L’unica differenza che intercorre tra le due forme di rivestimento cutaneo è quindi cosa
va a svilupparsi da queste papille a livello embrionale, ma ciò è già definito prima della nascita, dal
codice genetico dell’animale.
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