Oca testa di barra: l'uccello che vola sopra l'Himalaya

L'oca testa di barra (Anser indicus) e' probabilmente l'uccello migratore piu' straordinario del pianeta: due volte all'anno attraversa la catena dell'Himalaya, la barriera montuosa piu' alta della Terra, in un viaggio che la porta a battere le ali dove l'aria contiene meno della meta' dell'ossigeno disponibile al livello del mare. Riconoscibile dalle due strisce nere sulla nuca bianca, questa oca grigia di taglia media nidifica negli altopiani dell'Asia centrale e sverna in India, e per congiungere i due mondi deve valicare valichi che superano i 5.000 metri. La domanda che affascina etologi e fisiologi e' semplice e vertiginosa: come fa un uccello a volare dove un alpinista senza ossigeno barcolla a fatica?

Una migrazione misurata con il GPS

Per decenni si e' raccontato che le oche testa di barra sorvolassero le vette piu' alte dell'Himalaya, Everest compreso, a quote prossime ai 9.000 metri. La realta', misurata con i satelliti, e' piu' sfumata ma non meno impressionante. Nel 2011 il gruppo guidato da Lucy A. Hawkes pubblico' sui Proceedings of the National Academy of Sciences i dati di oche equipaggiate con trasmettitori GPS lungo il corridoio migratorio che collega la Mongolia all'India meridionale. I tracciati hanno mostrato che gli animali tendono a infilarsi nei valichi himalayani, dove la catena e' piu' bassa e stretta, piuttosto che scavalcare le cime, e che raramente superano i 6.300 metri di quota.

Cio' non significa che il viaggio sia comodo. Secondo lo stesso studio, le popolazioni che svernano a livello del mare in India sono capaci di attraversare l'Himalaya in una sola giornata, guadagnando tra i 4.000 e i 6.000 metri di dislivello in appena sette o otto ore di volo. La rivista Britannica ricorda che, per superare i passi, questi uccelli devono comunque sostenersi attorno ai 6.000 metri, dove la pressione parziale dell'ossigeno e' circa la meta' di quella al suolo.

La strategia "roller-coaster"

Uno degli aspetti piu' eleganti emersi dai dati di Hawkes e colleghe e' che le oche non salgono una volta sola alla quota massima per poi mantenerla. Preferiscono invece seguire il profilo del terreno: scendono nelle valli quando possono e risalgono solo quando il rilievo lo impone. Questa strategia, soprannominata "roller-coaster" (montagne russe), comporta ripetute perdite e riconquiste di altitudine, apparentemente uno spreco di energia. In realta' restare il piu' possibile alle quote inferiori, dove l'aria e' piu' densa e ricca di ossigeno, riduce il costo complessivo del volo: l'ossigeno disponibile e la portanza generata dalle ali compensano la fatica delle risalite. Le oche, insomma, scelgono di lavorare con la montagna, non contro di essa.

Un sangue costruito per l'alta quota

La performance comportamentale poggia su un corredo fisiologico unico. Il cuore di questa adattabilita' e' un'emoglobina con affinita' per l'ossigeno piu' alta rispetto a quella delle oche di pianura imparentate: questo permette ai polmoni di caricare ossigeno anche quando l'aria inspirata ne contiene pochissimo. Come spiega la rassegna firmata da Graham R. Scott e collaboratori sulla rivista Physiology (American Physiological Society, 2015), il sangue dell'oca testa di barra ha una P50 piu' bassa rispetto a quello dell'oca selvatica grigia (circa 4,0 contro 5,3 kPa), un valore che traduce proprio questa maggiore avidita' per l'ossigeno.

All'origine c'e' una mutazione puntiforme rara: nella catena alfa dell'emoglobina, in posizione 119, una prolina e' sostituita da un'alanina. Questo singolo cambiamento di aminoacido modifica l'interfaccia tra le subunita' della molecola e ne aumenta l'affinita' per l'ossigeno. Non e' l'unico trucco: secondo la stessa rassegna, l'oca testa di barra mostra adattamenti distribuiti lungo l'intera "cascata" del trasporto dell'ossigeno, dalla ventilazione polmonare fino ai muscoli del volo, che presentano una maggiore densita' di capillari e mitocondri ridistribuiti vicino alle membrane cellulari, in modo da accorciare il tragitto che l'ossigeno deve percorrere per raggiungere il sito dove viene bruciato.

L'esperimento in galleria del vento ipossica

Per molto tempo questi adattamenti sono stati studiati solo su animali a riposo. Misurare cosa accade durante il volo reale in aria povera di ossigeno sembrava impossibile, finche' un gruppo di ricercatori non ha addestrato delle oche a volare in una galleria del vento simulando l'alta quota. La fisiologa Jessica Meir, oggi astronauta della NASA, insieme ai colleghi guidati anche da William Milsom, alleva i pulcini facendosi "imprintare" come madre adottiva, cosi' che da adulti accettino di volare con una mascherina e un piccolo zaino pieno di strumenti.

I risultati, pubblicati nel 2019 sulla rivista eLife, hanno riservato una sorpresa. Durante il volo il metabolismo delle oche aumenta di sedici volte rispetto al riposo, eppure quando l'ossigeno dell'aria viene ridotto ai livelli equivalenti a 5.500 e poi a circa 9.000 metri, il costo metabolico del volo non sale ma cala. Le oche, in altre parole, riescono a volare in ipossia abbassando il proprio dispendio energetico anziche' aumentando il battito cardiaco, che durante i voli ipossici non e' risultato piu' alto che in condizioni normali. Questa ampia riserva cardiaca suggerisce che gli animali non lavorino mai al limite, ma conservino un margine di sicurezza anche nelle condizioni piu' estreme.

Perche' tutto questo conta

L'oca testa di barra e' diventata un modello per capire come la vita affronti la carenza di ossigeno, un tema che riguarda anche la medicina umana: comprendere come questi uccelli mantengano ossigenati cuore e cervello in ipossia puo' ispirare ricerche sulle malattie cardiovascolari e respiratorie. Come riassume Animal Diversity Web, la specie unisce un comportamento migratorio flessibile a una macchina fisiologica raffinata, frutto di milioni di anni di selezione naturale lungo le rotte himalayane. La prossima volta che si parlera' di imprese sportive in alta quota, vale la pena ricordare che, sopra le nostre teste, uno stormo di oche le compie ogni anno senza bombole, senza acclimatazione e senza fermarsi a riprendere fiato.