Organizzazione inaspettata: struttura della fibra muscolare appena scoperta

Da Università di Liegi5 giugno 2023

Sezione longitudinale che illustra la configurazione reticolare all'interno del muscolo sonico in Parophidion vassali. Crediti: Marc Thiry/Università di Liegi

I ricercatori hanno appena fatto l'inaspettata scoperta di una nuova organizzazione delle fibre muscolari nel Parophidion vassali, un pesce che vive nel Mar Mediterraneo e, come molti pesci, utilizza muscoli specializzati per produrre suoni. Questa è una scoperta importante che potrebbe cambiare la nostra comprensione della contrazione muscolare.

Gli scienziati dell'Università di Liegi, Eric Parmentier e Marc Thiry, hanno scoperto una disposizione unica delle fibre muscolari nel pesce mediterraneo, Parophidion vassali, rivoluzionando potenzialmente la nostra comprensione della contrazione muscolare. Questa esclusiva configurazione a rete di miofibrille all’interno della fibra muscolare potrebbe consentire contrazioni rapide pur mantenendo la forza. Sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere appieno questa nuova struttura delle fibre muscolari e le sue implicazioni funzionali.

La storia della descrizione dei muscoli scheletrici trae origine dalle osservazioni del biologo olandese Antoni van Leeuwenhoek, precursore della biologia cellulare e della microbiologia che, in un articolo pubblicato nel 1712 su Philosophical Transactions della Royal Society, riporta, grazie all'uso di un microscopio portatile a lente singola, la prima descrizione delle fibre muscolari della balena. Nel 1840, l'anatomista William Bowman fornì una descrizione più precisa del muscolo, notando: "l'esistenza e la disposizione di linee alternativamente chiare e scure […] che sono di squisita delicatezza e finitura". (Vedi Informazioni sulle fibre muscolari in fondo a questo articolo.)

Studi successivi hanno portato a descrizioni sempre più chiare, compresa l'identificazione delle diverse molecole che compongono il muscolo e la spiegazione del suo funzionamento, in particolare del modello di contrazione muscolare proposto dal biofisico Andrew Huxley nel 1957. Negli ultimi 300 anni , numerosi studi hanno esteso la rappresentazione dell'organizzazione delle fibre muscolari a diversi taxa. Ciò ha dimostrato che l'organizzazione generale delle fibre muscolari striate è rimasta perfettamente conservata in tutti i gruppi di animali vertebrati finora studiati.

Figura 1. Confronto tra l'organizzazione del muscolo scheletrico "classico" con miofibrille parallele e del muscolo sonico con miofibrille reticolari in Parophidion vassali. Crediti: E.Parmentier/M.Thiry/Université de Liège

However, the proportion of each of these cellular components can vary from one fiber to another, giving these fibers particular contraction properties. For example, a fiber rich in myofibrils with a poorly developed sarcoplasmic reticulum is found in muscles that develop force during contraction. Conversely, fibers low in myofibrils with an abundance of sarcoplasmic reticulum and numerous mitochondria are present in muscles that develop an increased speed of contraction. The fastest muscles are found in the sonic muscles of fish, where certain speciesA species is a group of living organisms that share a set of common characteristics and are able to breed and produce fertile offspring. The concept of a species is important in biology as it is used to classify and organize the diversity of life. There are different ways to define a species, but the most widely accepted one is the biological species concept, which defines a species as a group of organisms that can interbreed and produce viable offspring in nature. This definition is widely used in evolutionary biology and ecology to identify and classify living organisms." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Le specie producono suoni utilizzando muscoli che si contraggono a una frequenza compresa tra 100 e 300 Hz, ovvero da 100 a 300 cicli di contrazione/rilassamento al secondo.

Un recente studio effettuato in collaborazione tra il Laboratorio di Morfologia Funzionale ed Evolutiva e il Laboratorio di Biologia Cellulare e Tessutale ha rivelato una nuova disposizione delle miofibrille all'interno delle fibre di un muscolo sonico nel pesce Parophidion vassali. Invece di essere disposte in parallelo, le miofibrille formano un'enorme rete all'interno della fibra muscolare, spiega il prof. Eric Parmentier, direttore del Laboratorio di Morfologia Funzionale ed Evolutiva dell'Università di Liegi.