Dalle sanguisughe agli insetti, passando per gasteropodi, cefalopodi e crostacei, gli invertebrati hanno un ruolo sempre più importante come modelli nella ricerca biomedica e ambientale. È una crescita che apre nuove opportunità per la scienza, ma pone anche interrogativi sulla loro gestione e sulla necessità di standard condivisi di benessere
Invertebrati come moscerini della frutta e nematodi accompagnano da decenni la ricerca biomedica, contribuendo a scoperte fondamentali nel campo della genetica, dello sviluppo e delle neuroscienze. Negli ultimi anni, tuttavia, il panorama dei modelli sperimentali si è notevolmente ampliato: accanto a organismi ormai classici, la ricerca guarda con crescente interesse a insetti, anellidi, molluschi e crostacei, studiati per caratteristiche fisiologiche e comportamentali che possono offrire informazioni preziose anche sulla biologia dei vertebrati.
Oggi la letteratura scientifica è ricca di esempi che sottolineano come gli invertebrati possano contribuire non soltanto alla ricerca di base, ma anche allo studio delle malattie, dell’ecologia e allo sviluppo di nuove tecnologie. Ma, parallelamente all’aumento del loro impiego, stanno crescendo le conoscenze sulla complessità biologica, cognitiva e comportamentale di diversi gruppi di invertebrati. Per fare un esempio tra tanti, avevamo raccontato qui di un recente studio sulle capacità cognitive dei bombi. È dunque necessario, ormai, iniziare a interrogarsi anche sugli aspetti etici dell’uso degli invertebrati a fini scientifici per garantire una ricerca allo stesso tempo rigorosa e responsabile.
È proprio a questi temi che è stato dedicato il workshop organizzato da Anna Di Cosmo, zoologa e neuroetologa dell’Università di Napoli Federico II, che da tempo lavora con gli invertebrati (in particolare con i polpi), e Paola Zarattini, responsabile del benessere animale presso l’Università di Trieste, in collaborazione con l’IZSLER in occasione dell’85° Congresso Nazionale dell’Unione Zoologica Italiana, svoltosi a Milano dall’8 all’11 settembre di quest’anno. L’incontro ha riunito esperti ed esperte che lavorano con specie molto diverse, dalle sanguisughe agli invertebrati marini, dagli insetti ai gasteropodi, mettendone in evidenza le potenzialità per numerosi settori della ricerca.
Piccoli organismi, grandi possibilità
Uno dei vantaggi dell’uso di invertebrati a fini scientifici è la loro straordinaria diversità di forme, adattamenti e soluzioni biologiche sviluppate nel corso dell’evoluzione. Studiarle significa poter disporre di un vero e proprio repertorio di meccanismi naturali da comprendere e, in alcuni casi, imitare. Un buon esempio viene dall’ecotossicologia, nella quale diversi invertebrati acquatici (soprattutto crostacei decapodi) e terrestri possono essere utilizzati come organismi sentinella per studiare gli effetti di contaminanti ambientali: alterazioni della crescita, della riproduzione, del comportamento o di specifici parametri fisiologici possono fornire indicazioni sulla presenza e sugli effetti biologici di sostanze potenzialmente nocive.
Un altro possibile esempio è nelle scienze dei biomateriali, perché le strutture prodotte dagli invertebrati (sostanze adesive, sete, esoscheletri, secrezioni o matrici biologiche) possiedono proprietà sviluppate dall’evoluzione per funzionare in condizioni molto diverse. Comprenderne struttura e funzionamento può quindi aiutare a progettare materiali con caratteristiche innovative, destinati anche ad applicazioni biomediche.
E ancora si può guardare alla robotica bioispirata. La locomozione di organismi privi di scheletro rigido, la capacità di aderire alle superfici, muoversi in spazi ristretti o adattare il corpo all’ambiente offrono modelli interessanti per lo sviluppo di robot morbidi e sistemi capaci di operare dove le macchine tradizionali incontrano difficoltà. Sono esempi che mostrano come studiare un invertebrato non significhi necessariamente cercare una versione “semplificata” dell’essere umano: può significare, al contrario, esplorare una soluzione biologica radicalmente diversa dalla nostra e trasformarla in una nuova idea tecnologica.
A questi vantaggi si aggiunge un aspetto da sempre importante per la ricerca biomedica. L’impiego di determinati invertebrati può contribuire al replacement, uno dei principi delle 3R, consentendo in alcuni ambiti di sostituire o ridurre il ricorso a vertebrati. Ma, e questo oggi è sempre più evidente, non possiamo considerare automaticamente ogni invertebrato come un organismo privo di esigenze di benessere.
Il vuoto normativo e la responsabilità della ricerca
Eppure, la Direttiva 2010/63/UE sulla protezione degli animali utilizzati a fini scientifici comprende i vertebrati e, tra gli invertebrati, i cefalopodi. Restano quindi fuori dal suo campo di applicazione molti altri gruppi utilizzati nella ricerca, tra cui insetti, anellidi, gasteropodi e crostacei decapodi.
L’assenza di una tutela normativa specifica non solo non aiuta a confrontarsi con gli aspetti etici, ma nemmeno elimina i problemi pratici. Al contrario, può lasciare ai singoli laboratori decisioni importanti: quali condizioni ambientali utilizzare? Quale densità di allevamento è appropriata? Come riconoscere uno stato di stress? Quando è necessaria l’anestesia e quale sostanza è più indicata? Come stabilire un metodo di eutanasia adeguato?
Sono domande tutt’altro che marginali. Una recentissima revisione sui metodi di eutanasia negli invertebrati, per esempio, evidenzia come le conoscenze siano ancora frammentarie e come manchino protocolli standardizzati per molti dei principali gruppi. Anche per i crostacei decapodi, sui quali la ricerca è relativamente avanzata, la letteratura sottolinea la necessità di sviluppare indicazioni specifiche per specie e contesti sperimentali, anziché trasferire in modo automatico procedure elaborate per i vertebrati.
Un altro aspetto fondamentale riguarda la valutazione del benessere degli invertebrati. Negli ultimi anni, studi condotti sui decapodi hanno documentato comportamenti complessi, preferenze individuali, capacità cognitive e risposte compatibili con stati affettivi negativi, anche se l’interpretazione di queste evidenze e la questione della senzienza sono tutt’oggi oggetto di ricerca. È però proprio questa incertezza a rendere importante un approccio prudente, basato su indicatori osservabili e su protocolli che possano essere progressivamente aggiornati con l’avanzare delle conoscenze.
Le 3R e il benessere animale tra etica e scienza
Il filo conduttore del workshop è stato quindi il principio delle 3R. Per esempio, usare un invertebrato al posto di un vertebrato può rappresentare una forma di replacement, ma non esaurisce la responsabilità del ricercatore (che d’altronde, come abbiamo scritto qui, è considerabile anche una quarta R). Reduction significa progettare gli esperimenti in modo da ottenere informazioni solide utilizzando un numero adeguato e non eccedente di animali, anche quando invertebrati; refinement implica migliorare procedure, allevamento e manipolazione per ridurre quanto possibile stress e sofferenza anche di queste specie, peraltro molte e molto diverse tra loro.
Applicare questa logica anche alle specie non espressamente tutelate dalla normativa europea significa passare da una concezione legislativa della protezione animale a una responsabilità fondata sui dati scientifici. Come abbiamo scritto spesso, del resto, la questione non è soltanto etica, perché condizioni di allevamento inadeguate, stress non riconosciuto o procedure applicate in modo differente tra laboratori possono introdurre variabili capaci di influenzare la fisiologia e il comportamento degli animali e, quindi, i risultati degli esperimenti.
Non si tratta di rinunciare alle opportunità offerte da questi modelli, ma di accompagnarne la diffusione con un analogo progresso nelle pratiche di gestione. «Colmare questo vuoto attraverso l’autoregolamentazione non è solo un dovere etico verso specie di cui la scienza sta progressivamente dimostrando la complessa biologia, ma rappresenta un requisito metodologico imprescindibile per garantire standard di benessere animale ottimali e, di conseguenza, l’ottenimento di risultati scientifici solidi, comparabili e riproducibili», commentano Di Cosmo e Zarattini. Perché, come sempre, una ricerca capace di conoscere meglio gli invertebrati è anche una ricerca chiamata a prendersene meglio cura.