Conchigliofili evoluzione e nuove frontiere tecnologiche

Alcuni ciclidi diffusi nel Lago Tanganica si sono evoluti a vivere in un particolare biotopo, quello delle distese di gusci di gasteropodi morti. Estesi fondali sabbiosi ricoperti da gusci di conchiglie endemiche di Neothauma tanganyicense, Lavigeria grandis, Pila ovata e decine di altre specie che, alla loro morte, lasciano il loro guscio vuoto successivamente occupato da questo particolare gruppo di ciclidi: i cosiddetti conchigliofili.

Piccole dimensioni e vita intrecciata a questi scheletri calcarei: si proteggono dai predatori, creano degli harem, si riproducono ed allevano i loro piccoli.

L’acquario per conchigliofili ha una configurazione abbastanza semplice: vasca di dimensioni moderate (rispetto alle esigenze dei ciclidi dei grandi laghi africani), filtraggio biologico efficiente, sabbia fine, conchiglie e all’occorrenza alcune rocce per specie specifiche.

La gestione è altrettanto semplice: temperatura stabile, cambi d’acqua regolari e… tanta osservazione. L’ambiente si evolve da solo: cavità e rilievi nella sabbia modellata da gusci (seppelliti o disseppelliti) con comportamenti territoriali che preludono alla riproduzione.

I conchigliofili hanno cure parentali complesse: il maschio seleziona un “nido” tra le conchiglie per più femmine (in alcune specie le rubano ai rivali); le femmine le accettano e lì avviene la riproduzione. Le uova vengono deposte nella parete interna del guscio. Il maschio, difende il territorio e feconda le uova avvicinandosi all’imboccatura.

A seconda della specie, dopo alcuni giorni dalla deposizione le uova e ne fuoriescono le piccole larve che rimangono ancora al riparo nel loro rifugio. Uando hanno assorbito il sacco vitellino e iniziano a somigliare a dei minuscoli, diventano avannotti e cominciano con cautela a esplorare l’ambiente circostante. Madre e padre sorvegliano con attenzione i loro piccoli, ma alla minima presenza di pericolo, questi saranno pronti a rifugiarsi nuovamente all’interno dei gusci delle conchiglie.

Quando saranno grandi, i giovani conchigliofili, lasceranno le loro “case” natali ed andranno a contendersi nuovi territori e nuovi gusci di conchiglie.

All’interno della conchiglia cosa accade?

Uno studio pubblicato sulla rivista “Current biology a Cell press joural” (Parker, Ash V. et al., 2025. Intrinsic timing of brood care in shell-dwelling cichlids, Current Biology, Vol. 35, Issue 3, 672 – 680.e4.) ha affascinato scienziati e acquariofili: rivela per la prima volta cosa succede all’interno delle conchiglie durante le cure parentali di Lamprologus ocellatus. Grazie a supporti tecnologici innovativi, lo studio svela segreti oltre le osservazioni esterne di migliaia di appassionati: un passo avanti per questa iconica specie acquariofila.

Lo studio mostra che la cura della covata si fonda su un’interazione genitori–prole: l’emersione dal guscio non dipende solo dalla “voglia” dei piccoli, ma anche dalla capacità della madre di valutare il loro stadio di sviluppo.

Sino a poco tempo fa, si pensava che i genitori spingessero per un’emersione precoce per minimizzare cure e massimizzare riproduzioni. Invece, emerge una sincronia perfetta: i piccoli “vogliono” uscire solo quando la madre li ritiene pronti (circa 9 giorni post-schiusa).

L’emersione coincide con un’inversione della fototassi: le larve prima cercano il buio nelle zone profonde della conchiglia, poi – al 9° giorno – la luce.

Così lo studio sfida il “conflitto tradizionale” genitori–prole sui tempi di uscita, concetto diffuso da osservazioni esterne. Queste rivelano interazioni evolutive genitori–figli invisibili prima.

Fondamentale: l’osservazione interna tramite conchiglia artificiale 3D, modellata e stampata ad hoc. La conchiglia riproduce la Neothauma tanganyicense, tagliata verticalmente per ospitare videocamere in tutti i verticilli.

Cosa accade?

Le femmine depongono 10–50 uova sulle pareti del primo verticillo. Il grosso tuorlo arancione lascia poco spazio all’embrione nel corion appiccicoso.

2°–3° giorno: schiusa. La madre con le larve in bocca, le sposta nella camera profonda; grazie alla presenza di una ghiandola cefalica le larve si ancorano alla parete per poi poggiarsi sul fondo del secondo verticillo; visibili pigmenti oculari e globuli rossi; primi movimenti di contorsione.

4° giorno: occhi pigmentati; testa e corpo cresciuti.

5° giorno: mascella inferiore prominente.

6° giorno: mandibola estesa; le larve aprono/chiudono bocca e nuotano debolmente; la madre li posiziona in profondità nella conchiglia in attesa del completamento della crescita.

8° giorno: melanofori su testa/dorso (aumentano densità); larve restano in profondità.

9° giorno: macchie melanofore striano la colonna vertebrale; fototassi invertita: movimenti verso luce; assimilato il sacco vitellino, ora gli avannotti iniziano ad alimentarsi autonomamente; diurno: gli avannotti esplorano camere; notturno: rifugio profondo.

Oltre il 9° giorno: più tempo fuori di giorno; presenza in profondità solo di notte.

L’uscita avviene solo quando sono pronti, sotto il suo controllo.

Qui ci fermiamo: lo studio esplora variabili extra, come adattamento materno allo sviluppo o autosufficienza dei piccoli in caso di “abbandono forzato”. Vi invitiamo ad approfondire l’articolo sul lavoro di ricerca effettuato.

La lettura dell’articolo ha stimolato discussioni tra i soci del G.A.S.: stupore per il ciclo vitale all’interno di una conchiglia e focus su tecnologie accessibili a (quasi) tutti.

I gusci di Neothauma sp. sono ideali, ma costosi, rari ed una prima necessità per l’acquariofilo, per questa ragione vengono spesso sostituiti da gusci di diverse specie di gasteropodi come ad esempio le conchiglie decorative di varie dimensioni marine o terricole reperibili nei negozi per casalinghi, oppure raccolte in natura, ma preventivamente ben lavate e sterilizzate, o ancora, come nel caso delle famose “escargot di Borgogna” magari anche gustate prima del riutilizzo in acquario come gusci vuoti. Spesso e volentieri si avrà successo anche con questo tipo di gusci, ma non tutte le “case” messe a disposizione sono gradite e il motivo lo si può facilmente dedurre anche dalla lettura del lavoro citato in questo articolo.

Le dimensioni della conchiglia, l’accessibilità al suo interno, la profondità e la forma sono fattori che possono essere determinanti per il successo dell’allevamento delle varie specie. Reperire le Neothauma naturali anche se non regolamentato, è spesso vietato per evitare la deturpazione dell’ambiente naturale.

Letto il lavoro in questione, coincidenza ha voluto che un nostro socio del G.A.S. con l’esigenza di reperire le Neothauma per i propri conchigliofili ha pensato di utilizzare alcune conchiglie naturali come modello per disegnarle e riprodurle artificialmente con una stampante 3D. Queste conchiglie artificiali abbiamo avuto la possibilità di testarle nei nostri acquari.

La realizzazione è stata impegnativa, il prototipo è stato disegnato manualmente studiando i modelli da alcune pubblicazioni scientifiche con l’utilizzo del software Bender 3D e riportando in digitale le esatte misure di alcune conchiglie di Neothauma ottimizzando l’interno della stessa rendendola il più “naturale” possibile.

Nelle foto sopra: il disegno 3D, “aperto” di una Neothauma. Il modello è utilizzato per la realizzazione dei cloni artificiali per i nostri soci.

La stampante 3D utilizzata è una VORON con tecnica FDM (Fused Deposition Modeling) una tecnica di stampa 3D molto diffusa tra gli appassionati, che costruisce oggetti fondendo e depositando filamenti termoplastici strato dopo strato. La costruzione delle conchiglie artificiali implica alcune attenzioni sulla scelta dei materiali da utilizzare. I Materiali più comunemente utilizzati sono:

• Il PLA (o acido polilattico), è un poliestere termoplastico ottenuto polimerizzando acido lattico. Non si scioglie in acqua a temperatura ambiente e può essere immerso per anni, ma di contro non è impermeabile al 100%; esso tende infatti ad assorbire umidità e a degradarsi (molto lentamente) nel tempo gonfiandosi o deformandosi. Nonostante ciò è sicuro per l’uso in acquari per periodi prolungati.
• Il PETG (Polietilene Tereftalato Glicole), un termoplastico molto popolare, atossico per l’acquario ma non biodegradabile e con un’elevata resistenza meccanica. Non assorbe acqua ed ha una alta probabilità di durare nel tempo rispetto al PLA

I nostri prototipi di Neothauma sono stati stampati con PLA.

Le Neothauma realizzate con questi materiali plastici (PLA o PETG) di comune utilizzo per le stampanti 3D hanno un piccolo problema, non hanno lo stesso peso specifico delle conchiglie naturali (2,71 g/cm³ Carbonato di calcio e circa 1,25 g/cm³ PLA e PETG) composte da calcite e aragonite cioè il Carbonato di Calcio ($\mathrm{CaC}{O}_3$). La progettazione dei prototipi tiene conto di questo problema utilizzando uno spessore maggiore in alcune zone della conchiglia senza compromettere la forma naturale. Lo studio della geometria interna è stato molto importante, come abbiamo anche potuto constatare con il lavoro scientifico su citato, Allo stadio di sviluppo dei primi giorni di vita degli avannotti è necessaria, una zona più interna e buia ed una zona esterna più illuminata. Nella realizzazione si è tenuto conto di ciò realizzando le Neothauma con una zona interna cava ad evitare che possano restare intrappolate bolle d’aria compromettendone la stabilità e più spessa per aumentare il peso e ridurre la quantità di luce diffusa attraverso il materiale. Le Neothauma artificiali non possono essere sterilizzate in acqua troppo calda!

La questione etica di ricreare un biotopo naturale usando conchiglie artificiali in plastica è stata al centro di molte discussioni tra i soci, non senza difficoltà nel raggiungere un punto di equilibrio:

• Alternative artificiali fedeli al biotopo o conchiglie “simili” ma estranee all’habitat originario?
• Il reperimento e la commercializzazione di conchiglie dall’ambiente naturale possono davvero dirsi ecosostenibili?
• Quale di queste tre strade ha il minore impatto ambientale? E quale impatto reale hanno avuto, sui pesci, le alternative artificiali che abbiamo utilizzato?

Nelle nostre vasche abbiamo sperimentato i gusci artificiali inserendoli in biotopi con specie diverse di conchigliofili:

A conclusione possiamo dire che diverse vasche di conchigliofili dei nostri soci, ospitanti specie e età differenti, confermano una netta preferenza per le Neothauma – naturali o artificiali – rispetto ai gusci alternativi. Questo conferma in acquario quanto suggerisce lo studio su Current Biology: il benessere animale prevale sulle questioni etiche.

Materiali biodegradabili: il compromesso ideale per tutti.

Bibliografia: “Current biology a Cell press joural” (Parker, Ash V. et al., 2025. Intrinsic timing of brood care in shell-dwelling cichlids, Current Biology, Vol. 35, Issue 3, 672 – 680.e4.

Hanno collaborato alla stesura dell’ articolo: Alessandro Crudo, Francesco Denitto, Giuseppe Bari, Renato Rizzo.