Pesci architetti: un ciclide che costruisce il nido sorvegliando lo stato del cantiere

Nel linguaggio comune, gli istinti hanno una cattiva reputazione. Si tende a immaginarli come programmi rigidi, una sorta di pilota automatico biologico che si attiva quando compare lo stimolo giusto. La vespa costruisce il nido perché è programmata per farlo. L'uccello raccoglie rametti perché fa parte del copione scritto dall'evoluzione.

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Negli ultimi decenni diversi studi hanno invece mostrato che anche comportamenti considerati innati possono diventare molto flessibili. Gli animali modificano le proprie azioni in risposta all'ambiente, imparano dall'esperienza e, in alcuni casi, sembrano persino correggere gli errori mentre stanno eseguendo un compito.

Un nuovo studio pubblicato su Current Biology aggiunge un tassello a questa discussione. Al centro della ricerca c'è Lamprologus ocellatus, un piccolo ciclide africano del lago Tanganica che utilizza conchiglie vuote come rifugio e sito riproduttivo. I ricercatori che hanno osservato questi animali mentre costruivano il proprio nido si sono trovati davanti a un comportamento più sofisticato di quanto ci si potesse aspettare concentrandosi solo sul risultato finale, al punto da ipotizzare una sorta di progetto mentale.

Una casa dentro una conchiglia

Il lago Tanganica ospita una straordinaria varietà di ciclidi, molti dei quali hanno sviluppato stili di vita altamente specializzati. Lamprologus ocellatus appartiene al gruppo dei cosiddetti "shell dwellers", gli abitanti delle conchiglie.

La sua esistenza ruota attorno ai gusci abbandonati di una grande lumaca endemica del lago, Neothauma tanganyicense. Grazie alle particolari condizioni chimiche dell'acqua, queste conchiglie possono conservarsi a lungo sul fondale sabbioso. Le femmine di questo pesce depongono le uova all’interno della conchiglia e poi ci accudiscono la prole. Sia i maschi che le femmine modificano attivamente il substrato circostante per renderle più sicure: queste conchiglie ricordano ciò che per noi esseri umani è una casa, e i pesci prendono molto sul serio la progettazione e l’edificazione.

Pesci fortunati e conchiglie stampate in 3D

Per studiare il comportamento in modo controllato, i ricercatori hanno deciso di utilizzare anche conchiglie artificiali realizzate con la stampa 3D.
Alcuni esemplari coinvolti nello studio si sono così ritrovati in una situazione piuttosto insolita: una squadra di ricercatori progettava e stampava nuove conchiglie ogni volta che serviva verificare una diversa ipotesi scientifica. Alcune erano più lunghe del normale, altre più schiacciate, altre ancora erano orientate nella direzione opposta rispetto alle conchiglie naturali. Lo scopo di questa operazione era capire quali caratteristiche fossero davvero importanti per questi pesci per costruire la loro nuova casa.

Un cantiere sorprendentemente ordinato

Analizzando le registrazioni video, gli autori hanno scoperto che la costruzione segue una sequenza molto regolare.
All'inizio il pesce esplora la conchiglia, entra e esce più volte, ne ispeziona la superficie e rimuove la sabbia accumulata all'interno. Poi inizia a scavare una buca nel fondale e a manipolare il guscio fino a orientarlo nella posizione desiderata, cioè con l'apice rivolto verso il basso e l'apertura accessibile dall’alto.
Solo dopo aver ottenuto questa configurazione passa alla fase successiva, durante la quale ricopre progressivamente la conchiglia di sabbia, e alla fine resta visibile poco più dell'ingresso.

Per anni comportamenti di questo tipo sono stati considerati esempi quasi perfetti di istinto, programmi biologici che si svolgono automaticamente una volta attivati. Lo studio, però, mostra una situazione più complessa.

Come ti distruggo il cantiere

Per capire se il comportamento fosse davvero una sequenza automatica, gli autori hanno deciso di rendere la vita difficile ai pesci: durante la fase di scavo riempivano di sabbia la depressione appena realizzata dall'animale, cancellando di fatto il lavoro svolto nei minuti precedenti.

Maledicendo probabilmente i ricercatori, i poveretti ricominciavano a scavare esattamente nello stesso punto, ripetendo il comportamento finché la situazione non tornava a corrispondere a quella desiderata: era come se controllassero continuamente lo stato del cantiere, confrontandolo con un ideale astratto.
Temendo forse di attirarsi un karma negativo, i ricercatori hanno provato anche l'esperimento opposto: dopo aver sabotato il lavoro dei pesci, hanno deciso di aiutarli e in un'altra serie di prove hanno posizionato la conchiglia nella configurazione corretta, risparmiando agli animali gran parte del lavoro.

I pesci hanno risposto accorciando drasticamente la fase di posizionamento e sono passati quasi subito alla copertura con la sabbia: non sembravano seguire una lista rigida di istruzioni da eseguire nell'ordine prestabilito ma sembravano piuttosto verificare continuamente se l'obiettivo fosse stato raggiunto.

Una casa già presente nella mente?

Gli autori descrivono questo processo come una serie di "loop stimolo-risposta": l'animale osserva lo stato del nido, valuta se corrisponde al risultato desiderato e, se necessario, interviene per correggerlo. È proprio questo tipo di flessibilità che porta gli autori a discutere l'idea di una possibile rappresentazione interna dell'obiettivo finale: i pesci, in altre parole, sanno in anticipo cosa vogliono ottenere?

Naturalmente nessuno sostiene che questi ciclidi elaborino planimetrie o facciano schizzi preparatori, ma lo studio si inserisce in una linea di ricerca sempre più ampia secondo cui la costruzione del nido potrebbe richiedere qualcosa di più della semplice esecuzione automatica di una sequenza motoria. Viene richiamato il concetto di cognitive template, una sorta di modello interno con cui confrontare il risultato ottenuto durante la costruzione: se la configurazione desiderata è stata raggiunta, il programma passa alla fase successiva, altrimenti si continua a lavorare per avvicinarsi al risultato.

Lo studio non dimostra direttamente l'esistenza di questo modello mentale, ma mostra diversi risultati compatibili con un’interpretazione di questo tipo.

Istinto sì, ma con l'esperienza si migliora

Per verificare quanto fosse importante l'apprendimento, i ricercatori hanno allevato alcuni individui senza permettere loro di utilizzare conchiglie.
Quando alla fine questi pesci hanno incontrato per la prima volta una conchiglia, tutti sono stati in grado di costruire il nido canonico il che fa pensare che la struttura generale del comportamento abbia una forte componente istintuale.

C’è però una grande differenza: gli individui che incontravano una conchiglia per la prima volta impiegavano molto più tempo a iniziare la costruzione e mostravano una minore destrezza nella manipolazione del guscio. Prima di passare al lavoro vero e proprio dedicavano più tempo all'esplorazione dell'ambiente e mettevano in atto vari comportamenti che non contribuivano direttamente alla costruzione del nido.
Dopo la prima esperienza, però, le prestazioni miglioravano rapidamente. I pesci iniziavano prima a lavorare sulla conchiglia, la manipolavano con più precisione e completavano il nido più velocemente.

Lo studio suggerisce quindi che l'istinto fornisca la struttura di base, mentre l'esperienza contribuisce a perfezionarla.

Una sorpresa è arrivata quando alcuni individui sono stati testati di nuovo dopo circa un anno trascorso senza costruire nidi e le capacità acquisite erano ancora presenti. I pesci continuavano a essere rapidi nel cominciare la costruzione e a mostrare una buona destrezza nella manipolazione delle conchiglie.
Non male per animali appartenenti a un gruppo che, nell'immaginario popolare, viene spesso associato al falso mito della memoria da pesce rosso.

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L’incubo degli agenti immobiliari

Una questione piuttosto divertente riguarda le preferenze dei pesci, che su un punto risultano davvero poco elastici.
Grazie alle conchiglie stampate in 3D, i ricercatori hanno potuto modificare sistematicamente forma e struttura dei gusci: i pesci accettavano conchiglie più lunghe del normale, più schiacciate oppure avvolte nella direzione opposta rispetto a quelle naturali, e in alcuni casi adattavano persino la propria tecnica di manipolazione per riuscire a sistemarle correttamente, come è successo per esempio con le conchiglie speculari.

Quanto all'arredamento, però, i gusti sembrano piuttosto difficili, perché una cavità qualsiasi non sembrava bastare. I pesci accettavano conchiglie modificate nell'aspetto esterno, ma diventavano molto più selettivi quando cambiava la struttura interna del guscio. Le versioni semplificate, prive della tipica architettura spiralata delle conchiglie naturali, risultavano infatti meno attraenti.

Secondo gli autori, questo risultato suggerisce che gli animali non stiano semplicemente cercando un rifugio delle dimensioni giuste, ma riconoscono alcune caratteristiche geometriche specifiche delle conchiglie naturali, come se possedessero una sorta di modello interno dell'oggetto che stanno cercando.

Quando si cresce, cresce anche la casa

E le preferenze non riguardano soltanto la forma: anche per un pesce vivere in un attico non è come vivere in un sottoscala, e le dimensioni contano. Seguendo giovani individui per circa venti settimane, i ricercatori hanno osservato che, con l'aumentare delle dimensioni corporee, aumentavano anche le dimensioni delle conchiglie scelte come rifugio.
Fortunatamente lo studio non riporta alcuna preoccupazione per mutui, tassi variabili o rincari del mercato immobiliare del lago Tanganica (pesci fortunati).

Ripensare gli istinti

Al di là di quanto questi pesci architetti possano risultare affascinanti per ciò che riescono a costruire, il valore dello studio sta soprattutto nel contributo al dibattito sugli istinti. In Lamprologus ocellatus la sequenza generale della costruzione del nido sembra essere innata, ma l'esperienza ne migliora l'efficacia e la precisione. Il comportamento segue una struttura relativamente stabile, ma viene continuamente adattato in base allo stato del nido e alle caratteristiche dell'ambiente: i pesci, insomma, controllano di continuo il cantiere. I risultati suggeriscono quindi che il confine tra istinto e cognizione potrebbe essere molto meno netto di quanto si immaginasse fino a poco tempo fa.