Più volte, specialmente da parte di allevatori di Canarini di Colore, sono stato sollecitato a fare il punto sui traguardi cui sono pervenuti gli studi sulle melanine degli Uccelli. Mi sono dato un po' da fare e, avendo trovato le fonti scientifiche adatte per una documentazione aggiornata, mi sono sentito autorizzato ad aderire all'invito.

 

Come già noto, lo studio sulle melanine resta tuttora alquanto ostico, sia per la loro difficile solubilità, che per le conseguenti inevitabili alterazionì che questi composti sono suscettibili di subire durante gli energici trattamenti chimici cui vengono sottoposti per ridurli ad uno stato adatto a svelarne la composizione e la struttura chimica.

 

Già nel 1990 riferii su I.0. (mesi di ottobre e novembre) sull'argomento, prendendo lo spunto da alcuni uccelli selvatici "isabella" della cui cattura ero venuto a conoscenza.

 

Invito fin da ora il lettore a leggere o rileggere i due articoli, specialmente il secondo che include alcuni dati sugli studi chimici sull'argomento.

 

Credo che ormai tutti gli ornitofili sappiano che i colori chimici (pigmenti) dei nostri uccelli sono ascrivibili a due categorie del tutto differenti fra loro: melanine, più o meno brunastre o nerastre, e lipocromi (carotenoidi) più o meno gialli o rossi.

 

Abbiamo avuto la fortuna di avere proprio in casa nostra uno studioso che si è occupato e si occupa tuttora, con metodiche originali meritorie, dello studio dei carotenoidi negli Uccelli e, in particolare, nelle Specie che più interessano la maggioranza dei nostri allevatori. Il lettore attento ha già capito che mi riferisco al prof. Riccardo Stradi, professore ordinario all'Università di Milano. Una bella fortuna davvero.

 

Minor fortuna abbiamo avuto per quanto riguarda l'altro gruppo di pigmenti, le melanine, presenti, si può dire, in tutti gli uccelli di questo Mondo. A dire il vero esistono notevoli studi anche su questo gruppo di composti chimici, però, nella massima parte sull'Uomo e sui Mammiferi.

 

Sul piumaggio dei piccoli uccelli non abbiamo trovato alcunché. Ma varie pubblicazioni abbiamo "scovato" sul piumaggio del pollo New Hampshire e del Piccione selvatico (Columba livia); fra queste le più interessanti ci sono sembrate le due seguenti, nelle quali, fra l'altro, vi è una estesa bibliografia. Eccole.

Prota, G. The Chemistry of Melanins and Melanogenesis ‑ Prog. Chem. Org. Nat. Prod., 1995, 64, 93‑148 (Dipartimento di Chimica organica e biologica dell'Università di Napoli).

E. Haase, S. Ito, A. Sell, K. Nakamatsu - Melanin concentrations in Feathers from Wild and Domestic Pigeons - The Journal of Heredity, 1992, 83(1),64.

 

La prima pubblicazione è una esauriente revisione degli studi fatti in tutto il Mondo sulle melanine di molti animali ed ha una particolare importanza per noi allevatori, in quanto riassume anche tutte le ricerche che l'Autore e la sua Scuola hanno compiuto negli ultimi trent'anni sulle melanine del piumaggio del pollo New Hampshire.

 

La seconda è una ricerca fatta sulla distribuzione delle eumelanine e feomelanine nelle penne del Piccione selvatico e domestico, con riferimenti sui risultati di altre ricerche sullo stesso argomento.

 

Ho la fondata convinzione che le nozioni acquisite sul pollo e sul piccione possano essere estese anche ai nostri piccoli uccelli; per cui, in mancanza di studi più pertinenti, ci possiamo contentare.

 

I lettori che si sono compiaciuti di leggere quella quarantina di puntate che, a titolo 'L’allevamento tecnologico", "Realtà ecologiche", ecc., sono apparse su I.O. degli ultimi anni, si sono resi conto che il mio modo di affrontare un problema è molto meticoloso, per non dire "pedante". Però è l'unico mezzo, sia in sede universitaria che in altre, per conoscere tutto quello che hanno fatto gli altri ricercatori sull'argomento sul quale si intende sperimentare o sul quale si vuol fare semplicemente una relazione.

 

Ebbene, anche sul capitolo "melanine" ho fatto un aggiornamento bibliografico "pignolo", per cui molto di quanto esporrò interesserà solo i pochi lettori più iniziati.

 

Ma vi sarà anche una parte riassuntiva che, senza tante formule e parole "difficili", sarà alla portata di tutti.

 

Infine, la discussione sui rapporti fra colore e costituzione chimica della relativa melanina, credo sarà la risposta più seria possibile ai vari interrogativi che il problema "melanine" ci pone ogni volta che sulla scena della canaricoltura, appare una nuova mutazione.

 

In conclusione, il lettore si prepari a "sorbirsi” delle lunghe chiacchierate, che saranno indispensabili per rendersi conto che sulle EU nere, sulle EU brune, sulle FEO, sulle loro relazioni e sulla loro distribuzione nelle penne dei Canarino, non è per adesso possibile dire l'ultima parola. Resterà la soddisfazione di poter fare delle ipotesi basate

sui dati scientifici più probanti e non “campate in aria", come sono spesso quelle che si leggono qua e là.

 

I melanociti e l'albinismo

 

Per quanto riguarda il nostro argomento, le melanine vengono prodotte da cellule della pelle dette melanociti, situate nel derma a contatto con lo strato germinativo epidermico, e nella papilla delle penne. Da qui entrano nell'epidermide o nelle penne in formazione, colorandole di bruno o di nero.

 

I melanociti sono presenti anche negli albini, però una certa mutazione impedisce loro di formare adeguate quantità di melanina per deficit del fermento "tirosinasi".

 

Il colore nero della pelle dei negri o della pelle esposta al sole non dipende da un maggior numero di melanociti, ma da una loro maggiore attività. Si può pensare che sia così anche negli Uccelli.

 

Nel Canarino il deficit tirosinasico impedisce la colorazione melaninica del piumaggio, per cui resta soltanto il giallo del lipocromo (Canarini lipocromici). Se intervengono due certe altre mutazioni che bloccano il passaggio dei lipocromi nel germe della penna, si hanno i Canarini bianchi, dominanti o recessivi.

 

Però, in ogni caso gli occhi restano neri, per cui si può parlare solo di albinismo parziale. L’albinismo totale lo si avrebbe se intervenisse un'altra mutazione che impedisse la formazione di melanina anche nell'occhio. Come è noto, questa mutazione è la "Rubino".

 

In conclusione, per avere l'albinismo totale il Canarino ha bisogno di tre mutazioni.

L'albinismo umano è ancora più complesso (forse appare tale perché più studiato), poiché si presenta sotto una decina di forme, le più diffuse delle quali sono, però, quella totale e oculare. L'albinismo limitato all'occhio nell'Uomo e il "particolare albinismo" del Canarino che, al contrario, esclude l'occhio, ci fanno pensare a qualche affinità genetica sulla quale non è qui il caso di dissertare. 

 

La chimica delle melanine

Dobbiamo adesso esaminare e commentare quanto si sa sulla formazione chimica delle melanine entro il melanocita, cioè sul loro metabolismo. Per i non iniziati promettiamo che la "curiosa” figura esagonale (Fig. 1- idem per la pentagonale) che compare in tutte queste formule, è una semplificazione universalmente adottata per rappresentare l'anello ciclico (atomi che si legano fra loro formando un anello) che costituisce la formula di struttura del benzene (benzolo), che è la seguente con formula bruta C₆H₆.

 

In essa un singolo trattino rappresenta un solo legame, mentre quello doppio rappresenta un doppio legame, fra due atomi.

 

Poiché l'atomo dei Carbonio dispone di 4 legami, ne resta uno che si lega con un atomo di Idrogeno (che dispone di un solo legame) nel benzene, o con un legame dell'Ossigeno (che dispone di due legami), o dell'Azoto (3 legami), ecc.

 

Nei tantissimi composti che includono nella loro formula l'anello benzenico (composti ciclici) uno o più atomi di idrogeno, sono sostituiti da altri atomi o gruppi con formazione di sempre nuovi composti.

 

La melanogenesi ha come composto di partenza semplicemente un aminoacido, la tirosina (aminoacido ciclico).

 

Sulla tirosina contenuta nel melanocita (ma non su quella inclusa in tutte le proteine dell'organismo) agisce un fermento specifico che catalizza (promuove) le due reazioni TIROSINA - DOPA - DOPACHINONE, aggiungendo prima un ossidrile (-HO) alla tirosina, e poi ossidando (=deidrogenando) la DOPA, con l'ottenimento del prodotto finale DOPACHINONE.

 

Già da queste prime reazioni si vede che il metabolismo delle melanine è essenzialmente di tipo ossidativo.

 

Infatti è ormai da tempo dimostrato che nella melanogenesi in vitro vi è un netto consumno di ossigeno (e produzione di C0₂) e che basta l'ossigeno dell'aria per catalizzare alcune delle reazioni coinvolte nella melanogenesi.

 

Per inciso ricordiamo che la DOPA è anche il farmaco che viene usato in medicina umana per la cura del morbo di Parkinson.

 

Ricordiamo ancora che sarebbe inutile che ai suoi Canarini di Colore a forte carica melaninica (Nero-bruni, Agata, Bruni, ecc.) l'allevatore somministrasse, durante la muta, tirosina o DOPA nell'intento di "scurirli, perché di tirosina negli alimenti comunemente usati per i canarini (semi, ecc.) ce n'è più che a sufficienza e il melanocita non fabbrica melanina in base alla quantità di cui può disporre, ma solo in base all'indirizzo metabolico che i geni coinvolti nella melanogenesi gli danno.

 

In altre parole, il melanocita preleva dal sangue o dalla linfa che lo bagnano, la tirosina che gli serve, ovviamente in base alle direttive del rispettivo gene (in vitro le cose possono anche svolgersi diversamente).

 

Adesso il melanocita dispone di una certa quantità di dopachinone che può "incanalare" su due differenti indirizzi metabolici, uno che porta alla formazione di dopacromo e quindi di eumelanina (EU) ed uno che porta alla formazione di feomelanina (FEO); in questo secondo caso, di norma, è indispensabile la presenza di cisteina che si lega subito al dopachinone per formare la cisteinildopa.

 

Lo schema è il seguente è rappresentato nella Fig. 2:

 

I due indirizzi della melanogenesi

   

Dal  dopachinone  possono iniziare due differenti serie di reazioni, una che parte dal dopacromo e porta alla formazione di EU, ed una che parte dalla cisteinildopa e porta alla formazione delle FEO.

 

Il Lettore ha certamente capito l'importanza fondamentale dell'indirizzo metabolico che il melanocita può dare al dopachinone, indirizzo ovviamente impostogli dai geni coinvolti nel determinismo del colore delle penne che nascono in quel certo tratto di pterilio.

 

L'influenza di questi geni deve essere assai complessa, poichè in una stessa penna, ma localizzate in aree differenti di essa, si depositano EU o FEO, oppure entrambe in quantità diversa, oppure EU a differenti gradi di polimerizzazione.

 

Ciò che fa pensare che la papilla funzioni un po' come un computer.

Si pensi al particolarissimo "disegno" delle singole piume della Beccaccia, di molti Tordi e Rapaci, ecc.: brune nettamente barrate di nero, simili a quelle del nostro Lizard.

 

Si pensi al Cardellino in cui lo pterilio della testa anteriormente dà piume nere, poi rosse, poi bianche, indi nere e, infine brune, con ogni colore nettamente separato dall'altro; ma tutte, comprese le bianche, con la base nerastra eumelaninica.

 

Quanti saranno i geni che "pilotano" in modo così complesso la melanogenesi? Certamente molti, e qualcuno è già stato identificato nei Mammiferi; fra questi il gene per l'albinismo che controlla la tirosinasi e quindi può impedire la formazione di qualunque melanina.

 

I geni che regolano il colore della pelle e dei peli del topo sono circa 150 con circa 62 loci (Silver W.K. The coat Colors of Mice N.Y. S. Verlag. 1979).

 

Ritornando al nostro melanocita, l'effetto della sua attività potrebbe essere rivolto verso la esclusiva formazione di EU, oppure di FEO, oppure verso una certa percentuale dell'una e dell'altra, oppure verso una globale maggiore o minore produzione di entrambe.

 

Certamente qualche mutazione esplica il suo effetto a questo primo livello metabolico e, seppure senza la minima prova sul Canarino, ciò potrebbe far pensare alla mutazione "Bruno", determinata da un blocco nella formazione del dopacromo.

 

Ma è altrettanto logico (però la logica non va sempre d'accordo con la scienza...) pensare che la mutazione "Bruno" agisca nelle tappe successive consentendo sì la forniazione di EU, ma limitando la sua polimerizzazione e, perciò, la dimensione dei granuli, col ché il colore finale sarebbe il bruno più spinto responsabile del "disegno"; ma sono verosimili anche altre ipotesi. .

 

Diciamo subito che le analisi dimostrano che molto raramente esistono esempi di melanina estratta da un tessuto animale che contenga solo EU o solo FEO; ciò che indica, ad esempio, che anche in un piumaggio apparentemente nerissimo (Corvo, Merlo, ecc.) è contenuta una certa quantità di FEO, la quale, però, resta mascherata dal nero della EU (fortemente coprente, come sanno i pittori).

 

Pertanto, il fantomatico "Canarino nero" almeno in teoria, è prevedibile, perchè nero apparirebbe anche se vi fosse della FEO.

 

Su queste basi è anche facilmente spiegabile come la selezione abbia potuto, col tempo, portare il piumaggio del canarino Nero‑bruno verso quello scurimento generale che ha indotto recentemente la C.O.M. a modificare il primitivo standard.

 

E’ presumibile che questo fenomeno sia dovuto alla mutazione di qualche gene minore il cui reclutamento ha favorito lo scurimento.

 

Affronteremo meno teoricamente questi argomenti quando esporremo i dati di fatto emersi dallo studio del piumaggio del pollo New Hampshire e del Colombo, ma prima dovremo descrivere le tappe successive della melanogenesi, considerando separatamente le vie metaboliche della EU e della FEO.  

 

La chimica delle eumelanine

 

Possiamo dire che le EU iniziano a caratterizzarsi come tali quando il dopachinone si trasforma in dopacromo il quale successivamente passa ad acido 5,6 ‑ diidrossindolico ‑ 2 - carbossilico (DHICA), indi a 5,6 diidrossindolo (DHI), detto anche indolo 5‑6 chinone, che è il composto che, polimerizzandosi, si trasforma nei granuli più piccoli di melanina di colore bruno, visibili solo al microscopio elettronico e destinati ad ulteriori forme di poli ni erizzazi one con formazione di granuli sempre più grossi che alla fine possono assumere la forma di bastoncelli visibili anche al microscopio ottico.

 

A complicare le cose, sembra che questo processo possa iniziare già dal DHICA.

 

Questi passaggi metabolici sono quelli che più facilmente sono stati individuati, sia in vivo che (soprattutto) in vitro; ma, quelli in vitro in particolare mostrano che sussistono altre vie metaboliche che partendo dal dopachinone e perfino dalla DOPA possono portare ugualmente alla formazione di granuli di eumelanina più o meno polimerizzata.

 

A questo punto si deve dire che, benchè le EU siano diffusissime nel mondo animale, solo poche di esse sono state ben individuate chimicamente.

 

Fra queste in primo luogo la sepiomelanina, ottenibile facilmente dall'inchiostro della Seppia, adesso largamente utilizzata in cosmetica per le creme solari.

 

Ben studiata è anche la Eu dell'occhio, dei tumori (melanomi), dei capelli umani e dei peli di vari animali.

 

Nella loro forma nativa le EU sono generalmente unite a proteine, ma la costituzione esatta del loro legame è difficile da stabilire.

 

Forse il legame avviene attraverso i gruppi sulfidrilici (HS-) della proteina, tramite la cisteina in essa contenuta.

 

Ciò spiegherebbe la presenza di piccole frazioni di zolfo in certe EU separate dalle proteine.

 

A questo proposito devo fare un inciso.

 

Ho letto che qualcuno attribuisce genericamente alle melanine una "origine proteica".

 

Secondo quanto detto al precedente capoverso tale affermazione appare fuorviante poichè all'origine di tutta la melanogenesi vi è la tirosina, e non significa niente che essa sia un aminoacido.

 

Abbiamo già detto che l'ultima fase della melanizzazione è la formazione dei granuli di melanina (melanosomi) più piccoli, i quali, man mano, con un processo sul tipo di quello rappresentato in figura si aggregano fra loro formando granuli sempre più grossi, visibili in questo stadio finale, anche con un comune microscopio. Nel pulcino i granuli raggiungono 1,3 micron di lunghezza. Sembra che i granuli di EU raggiungano dimensioni superiori a quelli di FEO.

 

Nella pelle si vede che ciascun melanocita, pur restando nel derma, si addossa strettamente alle cellule dello strato germinativo epidermico (cheratinociti) e, con i suoi prolungamenti che penetrano fra di esse, rifornisce un pool di circa 36 cheratinociti che lo attorniano, formando la cosiddetta unità melano-epidermica (Fitzpatrick et Al. - Dermatol. Wochenschr., 1693, 147, 481).

 

Anche per quanto riguarda le penne, sembra che i melanociti ed i cheratinociti costituiscano fra loro un "sistema integrato" che, fra l'altro, spiegherebbe la maggior resistenza delle remiganti nere (ali di molti uccelli bianchi, quali Gabbiani ecc.). Alla base della papilla della penna in riposo c'è sempre una riserva di menoblasti pronti a trasformarsi in melanociti appenachè, durante la muta, la penna cade. Numerosissime osservazioni (che riassumiamo in poche parole) fatte su molte Specie di gallinacci, ecc., mostrano che nel germe della penna i melanociti si dispongono in 10-11 file parallele nei due terzi distali, mentre alla base appaiono disposti a caso. lo non so se sia una coincidenza, ma sta di fatto che nel Canarino le piume "brinate", cioè le più vicine per struttura a quelle dei Canarino selvaggio, hanno spesso iporachide formata proprio fra 10 e 11 elementi.

 

Le stesse osservazioni hanno mostrato che le modalità dell'ingresso dei granuli nell'abbozzo e la quantità che entra nelle future barbe e barbole dipendono dall'intensità del colore finale della penna, con una grande variabilità da Specie a Specie. Comunque, la tendenza più comune è la carica melaninica più forte delle barbe, variabile nelle barbole, assente nelle barbicelle. Le più interessate dai lipocromi restano le barbole. Come si vede, tutto ciò è abbastanza simile a quanto avviene nel canarino nel quale più raramente si trovano melanine nelle barbole, ricche, invece, di lipocromi.

 

Come già sappiamo, nella penna adulta le melanine si trovano sempre nella zona corticale di essa, mentre nell'interno possono trovarsi quei piccolissimi granuli che nel loro insieme costituiscono il l'cloudy-mediumi", responsabile dei colori fisici, come è il caso, nel Canarino, dell'effetto "Opale".

 

Abbiamo lasciata per ultima la descrizione della ricerca fatta da Haase e Coll. sui piccioni, perchè ci è sembrato che i dati di fatto da essa emersi siano il contributo maggiore alle risposte sollecitate dagli allevatori di Canarini di Colore.

 

La ricerca è basata sul dosaggio delle EU e delle FEO contenute in aree ben precise del vessillo delle remiganti secondarie e delle grandi copritrici alari del Piccione selvatico, di alcuni Piccioni viaggiatori di differente colore e di altre Razze (v. figura).

 

Il dosaggio delle melanine viene fatto sui prodotti finali di degradazione chimica con una tecnica che omettiamo. Indicheremo con E il prodotto derivato dalle EU e con F il prodotto derivato dalle FEO. Un nanogrammo (ng=un miliardesimo di grammo) di E corrisponde a 50 ng di EU; i ng di F corrisponde a 5 ng di FEO.

 

Una cosa che ci ha vivamente sorpresi è la seguente. Poichè, quando il colore della zona di vessillo analizzata è scuro, vi è sempre EU e FEO, gli Autori hanno stabilito di considerare tale zona come eumelaninica per E maggiore di 100 ng/mg e per E/F maggiore di 1; feomelaninica per F maggiore di 100 ng/mg e per E/F inferiore a 0,1: tipo misto per E e F maggiori di 100 ng/mg e per E/F compreso fra 0,1 ed 1; infine tipo zero negli altri casi.

 

Purtroppo il metodo dosa la quantità, ma non dice se si tratta di EU o FEO più o meno scura (più o meno polimerizzata).

 

Nel vero piccione selvatico maschio (genotipo ++) le barrature nere contengono EU e FEO (!) nel rapporto di 2,7 (409 E/152 F=2,7): perciò quell'area è eumelaninica. Nelle aree adiacenti (grigie) E/F=2; perciò anche qui il tipo è eumelaninico (non lo sarebbe per il peso minore di 100 ng).

 

In un piccione viaggiatore (perciò domestico) maschio (genotipo ++) apparentemente uguale al precedente, il rapporto è rispettivamente di 2,1 (contro 2,7 del precedente) e di 0,87 (contro 2 del precedente). Ciò sta ad indicare che tutti gli accoppiamenti più o meno selettivi (sconosciuti) fatti in precedenza hanno “lasciato il segno", nel senso che la domesticazione ha fatto aumentare la FEO a scapito della EU, anche se fenotipicamente non si notano differenze. In tutte le aree analizzate, anche apparentemente nerissime, mai è stata trovata solo EU: così come in tutti i piumaggi bruni, sia scuri che chiari, si è sempre trovato almeno una minima quantità di EU. Un esempio estremo è stato quello di un maschio di razza "Capitombolante" omozigote per il fattore rosso‑bruno, in cui E/F = 0,013 (35/2.690). Ma ci sono tutti i casi di soggetti "Bruno cenere" nei quali le barre sono tutte di tipo feomelaninico, pur contenendo sempre un po' di EU, mentre le aree circostanti (B) contengono pochissima FEO e ancor meno EU, tanto da essere considerate di "tipo zero". Per quanto riguarda questi casi, ci viene spontaneo di fare una considerazione (del tutto gratuita): se quella minima quantità di EU rientrasse nella percentuale di errore del metodo, che potrebbe pur esserci, trattandosi di analisi su prodotti di degradazione, allora, traslando il discorso sul Canarino, potremmo dire che un bel soggetto Bruno è tale per la sola presenza di FEO, più polimerizzata nel "dise.gno". Ma, questa ipotesi, a parte la mancanza di correttezza nei confronti degli Autori, non ci sentiamo di proporla, a causa del dato di fatto, sempre confermato, della quasi costante presenza di entrambe le nicianine nei più diversi substrati studiati. E dei resto, anche nel piccione bruno, come nel Canarino bruno, il sottopiuma è fortemente eumelaninico, ciò che indica che i melanociti coinvolti sono pienamente capaci di produrre anche EU.

 

Escluso l'errore, resta la possibilità che la EU presente sia meno polimerizzata e, perciò, bruna. Questa eventualità ci sembra molto interessante, pcrchè ci farebbe pensare che la mutazione "Bruno" consista, non in una assenza di EU per mancata formazione di DHICA e DHI, ma per assenza o grande riduzione della loro polimerizzazione, con l'eventualità che il colore bruno di questa EU meno polimerizzata si aggiunga al bruno della FEO aumetandone l'intensità.