Aculeo

L'aculeo è, nel linguaggio scientifico, il nome generico di ogni organo pungente che si trova negli animali.

Molti animali sono provvisti di aculei di varia natura, che servono come arma di difesa o di offesa.

Nei mammiferi sono generalmente produzioni epidermiche, cioè peli modificati^[1]. Esempi di mammiferi dotati di aculei sono il riccio, l'istrice e l'echidna.

La pelliccia spinosa è presente nei topi Acomys, Heteromys e in alcune specie di ratto Echimyidae. Si trovano anche in alcuni membri del genere Echymipera e delle famiglie Tenrecidae e Tachyglossidae.

Molte specie di mammiferi, come i gatti e i fossa^[2][3], hanno anche aculei sul pene.

Gli echinodermi sono un phylum di animali marini ricoperti da un dermascheletro di piastre calcaree, spesso con processi spinosi (prolungamenti rigidi e appuntiti). Alcuni di questi sono i ricci di mare.

Gli aculei si trovano nell'organo copulatore di alcuni vermi piatti, come il Lethacotyle vera.

Tra gli artropodi, un pungiglione è un organo affilato, spesso collegato a una ghiandola velenosa e atto a infliggere una ferita perforante, come con il pungiglione caudale di uno scorpione. I pungiglioni trovano solitamente nella parte posteriore dell'animale.

La granceola o grancevola, comunemente chiamata granséola, è un crostaceo decapode della famiglia dei Majidae che ha il corpo ricoperto di piccoli aculei.

I pungiglioni degli imenotteri (vespe, api, ecc.) si trovano all'estremità dell'addome: rappresentano una modificazione dell'ovopositore (terebra) e sono in rapporto con ghiandole velenifere.

Anche alcuni pesci hanno gli aculei, come il pesce istrice (gonfia il corpo e rizza gli aculei), il pesce palla (aculei corti, spesso velenose), il pesce sorcio spinoso (simile al pesce istrice, con aculei lunghi), lo scorfano e il pesce leone.

Si trovano nelle pinne della maggior parte dei pesci ossei, in particolare degli attinopterigi (pesci con pinne raggiate), che hanno pinne pieghevoli a forma di ventaglio composte da aculei ossei disposti in modo sparso, chiamate lepidotrichi o "raggi", ricoperte da sottili strisce di pelle^[4].

Il diavolo spinoso è una lucertola australiana piena di aculei e l'iguana ha aculei dorsali (più decorativi che difensivi).

Il drago barbuto è un rettile simile all’iguana che ha una sorta di collare di aculei attorno alla testa e al collo, che può gonfiare e aprire quando è agitato, spaventato o per intimidire.

• Un antico sinapside, il Dimetrodon, aveva aculei estremamente lunghi sulla colonna vertebrale, unite tra loro da una rete di pelle che formava una struttura simile a una vela.
• Il mammifero eutriconodonte del mesozoico Spinolestes mostrava già aculei simili a quelle dei moderni topi Acomys^[5].
• Gliptodonti (parenti estinti degli armadilli). Alcune specie avevano code con aculei ossei molto pronunciati.

• Stegosaurus. Aveva le famose spine caudali (il thagomizer), probabilmente usate come arma difensiva contro i predatori.
• Kentrosaurus. Simile allo Stegosaurus, ma con aculei ancora più lunghi su schiena e spalle.
• Scelidosaurus. Dinosauro primitivo con file di aculei ossei lungo il corpo.

• Placodermi (pesci corazzati del Devoniano). Molti avevano aculei ossei affilati sulle pinne e sul corpo.

• Trilobiti. Molte specie avevano aculei laterali e dorsali come difesa.

• Hallucigenia. Sul corpo erano presenti due file appaiate di aculei (in tutto 14).

In molti casi, gli aculei sono un meccanismo di difesa che aiuta a proteggere l'animale da potenziali predatori. Poiché gli aculei sono affilati, possono perforare la pelle e infliggere dolore e danni che possono indurre il predatore a evitare quella specie da quel momento in poi.

Gli aculei di alcuni animali sono in grado di iniettare una zootossina. Nel caso di alcune grandi specie di Myliobatidae, una puntura con l'aculeo uncinato e la zootossina che ne deriva si sono rivelati occasionalmente fatali per l'uomo.

Animali come i porcospini sono considerati aposematici, perché i loro aculei avvertono i predatori che sono pericolosi e, in alcuni casi, potenzialmente tossici^[6]. I porcospini fanno tintinnare i loro aculei come avvertimento per i predatori, proprio come i serpenti a sonagli usano i loro sonagli^[6].

Gli aculei difensivi nei mammiferi potrebbero essersi evoluti a causa della necessità di difesa in ambienti esposti dove sono vulnerabili alla predazione. Ciò include aculei permanenti come gli aculei del riccio e aculei staccabili come quelli del porcospino^[7]. Poiché la selezione agisce sul fenotipo, le morfologie difensive vengono modificate rispetto alle forme esistenti.

L'armatura corporea (spine, aculei e piastre dermiche, ecc.) è stata collegata ai tassi di metabolismo basale (BMR) più bassi^[7]. Ciò è coerente con l'ipotesi che i mammiferi di taglia intermedia che hanno difficoltà a nascondersi sviluppino un'armatura corporea come difesa o evolvano per muoversi rapidamente (necessitando di BMR più elevati). L'armatura corporea dei mammiferi è stata anche collegata alle abitudini alimentari, in particolare a quelle dei mammiferi insettivori. I mammiferi mirmecofagi, che si nutrono principalmente di formiche e termiti, hanno in genere BMR più bassi e non si muovono così velocemente^[8]. Questi tratti spiegano potenzialmente perché i mammiferi mirmecofagi tendono ad avere un'armatura corporea. Più in generale, è stato suggerito che, poiché i mammiferi insettivori spesso frugano nel terreno con la testa rivolta verso il basso, abbiano sviluppato un'armatura corporea come gli aculei che compensa la ridotta consapevolezza dei predatori.

Esiste una correlazione tra mammiferi di taglia intermedia (da circa 800 g a 9 kg), habitat aperti, diete insettivore e armature corporee difensive come gli aculei^[9]. I dati suggeriscono che i mammiferi di taglia intermedia con maggiore esposizione ambientale sono selezionati per sviluppare difese morfologiche a causa delle dimensioni maggiori e degli habitat aperti. Questi mammiferi sviluppano un'armatura corporea perché sono troppo grandi per potersi nascondere facilmente, ma troppo piccoli per combattere efficacemente. Sebbene vi sia una correlazione tra habitat aperti e un'elevata difesa morfologica, è stato scoperto che alcune specie di roditori difesi, come i ratti Echimyidae e i porcospini, sono maggiormente associate ad habitat chiusi e arborei^[9].

Gli aculei difensivi di alcune specie si sono evoluti con l'aposematismo, segnalando il pericolo attraverso il colore. È stato osservato che le specie che hanno sviluppato sia aculei difensivi che aposematismo presentano meno aculei, il che suggerisce che l'aposematismo potrebbe consentire alle specie di ridurre i costi associati alla produzione di più appendici^[10][11][12].

Una teoria specifica è che gli aculei difensivi dei ricci si siano evoluti come cuscini per attutire le loro cadute da grandi altezze. Ci sono prove che suggeriscono che gli aculei del riccio siano utili in questa capacità, ma a causa della selezione naturale, questa non è probabilmente la funzione primaria delgli aculei del riccio^[13]. I mammiferi possono anche usare gli aculei per apparire più grandi agli occhi dei predatori. Si è persino ipotizzato che gli aculei siano utilizzati per la comunicazione in quanto possono essere utilizzati per creare rumore e facilitare l'ecolocalizzazione^[1].

Gli aculei difensivi si sono evoluti indipendentemente diverse volte^[1] nei taxa di mammiferi esistenti e variano nella forma e nella funzione secondaria. Sebbene non sia sempre così, gli aculei difensivi sono in genere strumenti di puntura passivi, a differenza degli strumenti di puntura attivi (ad esempio denti e artigli). I materiali si irrigidiscono quando sottoposti ad alti tassi di deformazione^[14], il che consente agli strumenti di puntura di assegnare più energia alla frattura del materiale durante l'evento di puntura^[15]. A causa della loro passività, gli aculei difensivi non possono irrigidire il materiale bersaglio per una puntura più facile, quindi devono fare affidamento sull'uso della minor forza possibile per una puntura più efficace. Le punte microscopiche sulle estremità degli aculei del porcospino nordamericano riducono la forza necessaria per penetrare un soggetto^[16] e ancorano gli aculei nel soggetto, aumentando il danno. Gli aculei difensivi possono essere utilizzati in modo aggressivo; molti mammiferi con aculei si arrotolano in palle spinose e si avventano sui predatori per impalarli, a volte uccidendo con successo grandi predatori^[1].

Mentre molti animali marini rilasciano veleno attraverso aculei, ci sono poche prove della presenza di aculei velenosi nei mammiferi. Tuttavia, è stato osservato che ricci e i tenrecidi potrebbero ricoprire i loro aculei con tossine di rospo, aumentando il rischio di puntura^[17].

Gli aculei difensivi spesso si evolvono in tandem con altri tratti, come arti più forti per sostenere il peso degli aculei stessi. È stato anche osservato che i mammiferi con armatura difensiva possono correre maggiori rischi, come inoltrarsi in territorio aperto e diventare più vulnerabili alla predazione^[1]. Inoltre, è stata osservata una correlazione tra lo sviluppo degli aculei e la riduzione delle dimensioni del cervello, attribuita all'energia dedicata alla formazione delle complesse strutture dei loro aculei. Questa correlazione non è stata osservata nei porcospini^[18].

Poiché molte specie di pesci e invertebrati trasportano veleno all'interno dei loro aculei, una regola pratica è quella di trattare ogni ferita come se fosse un morso di serpente. Il veleno può causare dolore intenso e talvolta può portare alla morte se non curato^[19][20][21].

D'altra parte, essere punti da un aculeo di istrice non è pericoloso e gli aculei non sono velenosi. L'aculeo può essere rimosso tirandolo delicatamente ma con fermezza fuori dalla pelle. La punta uncinata a volte si rompe, ma col tempo riesce a uscire dalla pelle^[22].

Gli aculei sono utilizzati dall'uomo per molteplici scopi grazie alle loro diverse proprietà fisiche ed estetiche:

• Gioielli^[23]
  • Forcine per capelli, usate da alcune persone locali nella Giava Occidentale per allontanare la magia nera^[24]
  • Collane e braccialetti^[25]
  • Piercing, utilizzo di spine o aculei come gioielli per la modifica del corpo (ad esempio piercing al setto nasale)^[26][27]
• Quillwork, una forma di abbellimento tessile tradizionalmente praticata dai popoli indigeni del Nord America che impiega gli aculei dei porcospini come elemento estetico^[28]
• Spazzole^[29]

Gli aculei degli animali sono stati oggetto di ricerca scientifica nel campo della biomimesi per nuovi utilizzi proposti:

• Aghi e stantuffi per siringhe^[30]
• Ceramica. Le proprietà di porosità degli aculei di Phyllacanthus imperialis, una specie di riccio di mare, sono state utilizzate come ispirazione biomimetica per la progettazione di ceramiche porose^[31]

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