Evoluzione della velocità negli animali terrestri

Per individuare la causa di questa anomalia, un team internazionale di ricercatori ha condotto uno studio volto ad analizzare in che modo le capacità muscolari limitano la velocità massima degli animali terrestri.

La velocità di corsa ha due limiti distinti

«Gli animali più veloci non sono né i grandi elefanti né le minuscole formiche, bensì animali di taglia media come i ghepardi», afferma il primo autore David Labonte, esperto di bioingegneria. «Perché la velocità di corsa si discosta dagli schemi regolari che governano la maggior parte degli altri aspetti dell'anatomia e delle prestazioni degli animali?»

Le ricerche dimostrano che la velocità massima di corsa non è limitata da un unico fattore, bensì da due distinti limiti legati alla funzione muscolare: la velocità di contrazione muscolare e l'entità dell'accorciamento muscolare durante una contrazione. La velocità massima di un animale è limitata dal primo di questi due limiti, che dipende dalla taglia dell'animale.

«Gli animali di taglia simile a quella di un ghepardo si trovano in un punto ideale dal punto di vista fisico, attorno ai 50 kg, dove questi due limiti coincidono. Tali animali sono di conseguenza i più veloci e raggiungono velocità fino a circa 105 km/h», spiega il coautore Christofer Clemente.

Taglia degli animali e velocità di corsa

Nello studio vengono introdotti due limiti teorici: il «limite della capacità di energia cinetica» per gli animali più piccoli, limitati dalla velocità con cui i loro muscoli possono contrarsi, e il «limite della capacità di lavoro» per gli animali più grandi, limitati dall'entità della contrazione muscolare.

«Per gli animali di grandi dimensioni come i rinoceronti o gli elefanti, correre può sembrare come sollevare un peso enorme, poiché i loro muscoli sono relativamente più deboli e la gravità richiede uno sforzo maggiore», afferma il coautore Peter Bishop, ricercatore post-dottorato in biologia degli organismi ed evoluzione ad Harvard.

Principi fisici per l'evoluzione dei muscoli

Il modello del team, testato su dati di oltre 400 specie di diverse dimensioni, è stato in grado di prevedere con precisione le differenze nella velocità massima di corsa nel regno animale, evidenziando così i principi fisici alla base dell'evoluzione muscolare.

Queste scoperte potrebbero potenzialmente portare allo sviluppo di robot in grado di imitare le prestazioni atletiche dei migliori corridori della natura.

Massa muscolare degli arti e peso corporeo

Inoltre, il modello fa luce sulle differenze tra i singoli gruppi di animali. Ad esempio, la minore massa muscolare degli arti dei rettili rispetto al peso corporeo potrebbe spiegare perché i rettili più grandi tendono ad essere più piccoli e più lenti dei grandi mammiferi.

«Una possibile spiegazione è che i muscoli degli arti rappresentano una quota inferiore del corpo dei rettili rispetto al peso corporeo, il che significa che raggiungono il limite di lavoro a un peso corporeo inferiore e devono quindi rimanere piccoli per potersi muovere velocemente», afferma il coautore dello studio Taylor Dick, docente di biomedicina nel Queensland.

Fisiologia muscolare degli animali di grossa corporatura

I risultati suggeriscono inoltre che i più grandi mammiferi terrestri attualmente in vita, come l'elefante africano, si trovano ben al di sotto del limite teorico di peso oltre il quale gli animali terrestri sarebbero immobili.

Ciò solleva dubbi sull'anatomia muscolare di giganti estinti come il Patagotitan, che probabilmente pesava più di 40 tonnellate, e spinge a ulteriori indagini sui loro adattamenti fisiologici unici.

«Il nostro studio solleva molte domande interessanti sulla fisiologia muscolare sia degli animali estinti che di quelli attualmente in vita, compresi gli atleti umani. I vincoli fisici riguardano gli animali che nuotano e volano tanto quanto quelli che corrono – e svelare questi limiti è il prossimo punto della nostra agenda», conclude Labonte.

Lo studio è stato pubblicato sullarivista Nature Communications pubblicato.

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