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Ragnatela: come fanno i ragni a creare le forme geometriche?

I ricercatori della Johns Hopkins University (Stati Uniti) hanno scoperto esattamente come i ragni costruiscono le ragnatele utilizzando la visione notturna e l'intelligenza artificiale per tracciare e registrare ogni movimento di tutte e otto le zampe mentre i ragni lavoravano al buio.

Categorie Biologia

I ragni che tessono ragnatele (costruite alla cieca poiché essi usano solo il senso del tatto) hanno affascinato gli umani per secoli. Non tutti i ragni costruiscono la ragnatela, ma quelli che ne hanno le capacità, fanno parte di un sottoinsieme di specie animali note per le loro creazioni architettoniche. A questo sottoinsieme appartengono, ad esempio, gli uccelli che costruiscono nidi e i pesci palla che creano elaborati cerchi di sabbia durante l’accoppiamento.

L’analisi dei comportamenti motori dei ragni é indispensabile per comprendere la costruzione della ragnatela

Il primo passo per comprendere come i cervelli relativamente piccoli di questi “animali architetti” supportino i loro progetti di costruzione di alto livello, è documentare e analizzare sistematicamente i comportamenti e le abilità motorie coinvolte, cosa che fino ad ora non è mai stata fatta, principalmente a causa delle sfide esistenti nel catturare e registrare le loro azioni.

I ricercatori dell’Università Johns Hopkins hanno loro creato un algoritmo che ricapitola la costruzione della ragnatela. Questo ha portato alla comprensione di come i ragni siano in grado di creare strutture di tale eleganza, complessità e precisione geometrica. I risultati, ora disponibili online, verranno pubblicati nel numero di novembre di Current Biology.

Ragnatela

L’ autore senior dello studio svela cosa lo ha portato a studiare la costruzione della ragnatela

L’autore senior Andrew Gordus, un biologo comportamentale della Johns Hopkins, ha dichiarato di essersi interessato per la prima volta a questo argomento mentre praticava birdwatching con suo figlio. Dopo aver visto una ragnatela spettacolare il ricercatore ne è rimasto affascinato a tal punto da voler condurre ricerche più approfondite su questo straordinario fenomeno.

“Ora abbiamo definito l’intera coreografia per la costruzione della ragnatela, cosa che non è mai stata fatta per nessuna architettura animale con questa risoluzione”.

Andrew Gordus, Johns Hopkins University.

La costruzione della ragnatela

Il team di ricerca ha studiato un ragno originario degli Stati Uniti occidentali che è abbastanza piccolo da stare sulla punta di un dito. Per osservare i ragni durante il loro lavoro notturno di costruzione della ragnatela, il laboratorio ha progettato un’arena con telecamere e luci a infrarossi. 

Con questa configurazione hanno monitorato e registrato sei ragni ogni notte mentre costruivano ragnatele. Hanno monitorato milioni di azioni individuali delle zampe inferiori con un software di visione artificiale progettato specificamente per rilevare il movimento degli arti.

Ragno

La parola all’autore principale dello studio

“Anche se lo registri in video, ci sono molte zampe inferiori da monitorare e l’analisi dei dati richiede molto tempo. È impossibile analizzare ogni fotogramma e annotare a mano i punti in cui si trovano le zampe inferiori, quindi abbiamo addestrato il software di visione artificiale a rilevare la postura del ragno, fotogramma per fotogramma, in modo da poter documentare tutto ciò che fanno le gambe per costruire un’intera rete”, ha dichiarato l’autore principale Abel Corver.

La costruzione di ragnatele è prevedibile

I ricercatori hanno scoperto che i comportamenti di creazione di ragnatele sono abbastanza simili tra i ragni, tanto che i ricercatori sono stati in grado di prevedere parte di una ragnatela su cui un ragno stava lavorando semplicemente vedendo la posizione di una zampa.

“Anche se la struttura finale è leggermente diversa, le regole che usano per costruire la tela sono le stesse”, ha detto Gordus. “Stanno tutti usando le stesse regole, il che conferma che le regole sono codificate nei loro cervelli. Ora vogliamo sapere come queste regole sono codificate a livello dei neuroni”.

Le applicazioni future

Il lavoro futuro per il laboratorio dell’Universitá Johns Hopkins include esperimenti con farmaci che alterano lo stato mentale per determinare quali circuiti nel cervello del ragno sono responsabili delle varie fasi della costruzione della ragnatela. “Il ragno è affascinante”, ha detto Corver, “perché qui hai un animale con un cervello costruito sugli stessi mattoni fondamentali del nostro, e questo lavoro potrebbe darci suggerimenti su come possiamo capire i sistemi cerebrali più grandi, inclusi gli umani, e penso che sia molto eccitante.” Il lavoro è stato sostenuto dal programma di borse di studio per la ricerca universitaria della National Science Foundation e dalla sovvenzione R35GM124883 del National Institutes of Health

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FONTI VERIFICATE