Come mai i pesci non sono salati

In cucina sono molte le preparazioni che aggiungono sale al pesce: la crosta di sale, la salagione, la marinatura. È perché i pesci di mare, che pure hanno trascorso tutta la loro esistenza nell’acqua salata, non sanno di “salato”.

Il motivo è che i teleostei – di cui fanno parte orate, sardine, merluzzi e tonni, e che sono la grandissima maggioranza dei pesci viventi – riescono a mantenere i propri liquidi molto meno salati dell’acqua che li circonda. Generazioni di scienziati hanno cercato di capire come funzionasse questo processo – detto osmoregolazione – e nell’ultimo secolo sono stati fatti molti passi avanti, anche se alcuni dettagli ancora ci sfuggono o sono dibattuti.

Nei pesci l’osmoregolazione richiede tantissima energia, ma è necessaria per funzioni essenziali come la contrazione dei muscoli o la trasmissione di impulsi nervosi. L’ipernatriemia, cioè una quantità di sale (cloruro di sodio) eccessiva nel sangue, è infatti un problema per i pesci proprio come lo è per gli esseri umani. Gli effetti più gravi sono sul cervello, dove le cellule si restringono, portando a confusione, contrazioni muscolari o spasmi e, se non si interviene per tempo, anche convulsioni e coma.

Uno dei primi esperimenti sulla concentrazione di sale negli animali marini avvenne alla fine dell’Ottocento, quando il fisiologo belga Léon Fredericq assaggiò il sangue dei teleostei, lo trovò poco sapido rispetto all’acqua di mare e cominciò a chiedersi come fosse possibile.

Proprio in quegli anni si stava formalizzando la teoria dell’osmosi, che descrive cosa succede quando due liquidi a diversa concentrazione sono separati da una membrana permeabile all’acqua ma non alle sostanze disciolte. In questo caso l’acqua si sposta spontaneamente verso il liquido più concentrato e, in caso di acqua salata, la sapidità quindi si equipara.

Un pesce di mare respira proprio grazie all’osmosi attraverso membrane permeabili all’acqua ma che non lasciano passare tutto il sale: le branchie. Fanno passare molta acqua, perché è l’unico modo di catturare l’ossigeno (che nell’acqua è molto meno che nell’aria), ma quella stessa acqua tende per osmosi a uscire subito dopo dal corpo del pesce, visto che il mare ha una concentrazione maggiore di sale.

Un teleosteo, quindi, tende a disidratarsi anche se è completamente immerso in acqua. Per sopravvivere, deve riuscire ad assumere in qualche modo altra acqua, ma l’unica che ha a disposizione è sempre l’acqua di mare.

Nel 1930 Homer Smith, un professore della New York University che passava tutte le sue estati in un piccolo laboratorio sulla costa del Maine, il Mount Desert Island Biological Laboratory, riuscì a dimostrare che i pesci bevevano acqua di mare — una cosa letale se fatta dagli esseri umani.

Lo fece disciogliendo un colorante rosso nell’acqua in cui nuotavano e vedendo che compariva nel loro apparato digerente. Per escludere che passasse dalle branchie, Smith chiuse ad alcuni esemplari il piloro, cioè il passaggio tra lo stomaco e l’intestino, e verificò che il colorante non arrivava all’intestino. Se il colorante fosse entrato dalle branchie, infatti, sarebbe comparso lo stesso anche dopo il piloro; il fatto che invece sparisse dimostrò che arrivava dalla bocca.

Smith non capì però come i pesci, ingerendo acqua di mare, riuscissero a espellere i sali in eccesso. La risposta più semplice sarebbe attraverso l’urina, ma nei reni Smith non trovò particolari concentrazioni di sodio o di cloruro, i due elementi in cui il sale si separa una volta sciolto in acqua. Ipotizzò quindi che dovessero avere un ruolo le branchie.

Nel 1931, per provare a capire quale fosse il meccanismo di espulsione, Ancel Keys, un fisiologo danese, costruì una preparazione sperimentale molto complicata: il cuore e le branchie di un’anguilla in perfusione (cioè con anche i vasi sanguigni che li collegavano) venivano mantenuti in funzione fuori dall’animale. Scoprì che il sale dell’acqua interna all’animale usciva verso l’acqua di mare, anche se la concentrazione era maggiore all’esterno, quindi il contrario di quello che avviene solitamente con l’osmosi.

È una cosa possibile solo con un significativo dispendio di energia e che doveva coinvolgere necessariamente le branchie, ma non si capiva come. Nessuno riuscì a replicare quell’apparato sperimentale e Keys stesso abbandonò presto la fisiologia dei pesci (divenne invece famoso per la formulazione della razione K, il pasto che veniva dato ai soldati americani durante la Seconda guerra mondiale, e per essere stato il primo a individuare i benefici della dieta mediterranea).

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Si tornò alla fisiologia dei pesci dopo la Seconda guerra mondiale. La scoperta più grande avvenne nel 1957, quando lo scienziato danese Jens Christian Skou scoprì la prima pompa sodio-potassio, per la quale vinse anche il Nobel per la Chimica nel 1997. La pompa sodio-potassio è una proteina nella membrana delle cellule che brucia energia per buttare fuori sodio e far entrare potassio, mantenendo così l’interno della cellula povero di sodio rispetto a ciò che la circonda. C’è negli umani e in altri animali ma nelle branchie dei pesci si scoprì che è abbondantissima.

Per molto tempo si credette che nei pesci la pompa si trovasse sul lato della cellula rivolto verso l’esterno, per spingere fuori il sodio. Per vent’anni però non si riuscì a trovare un modo per verificare questa teoria tramite esperimenti, poi Karl Karnaky, un ricercatore statunitense, scoprì che la pompa non spingeva fuori il sodio come si credeva, ma che questo usciva spontaneamente.

Fu una piccola rivoluzione, che richiese l’elaborazione di un nuovo, sofisticato modello noto come modello di Silva, che è presente anche in altre specie, come in alcuni uccelli e rettili. Da allora il modello di Silva non è mai stato messo in discussione, anche se continuano a esserci alcuni dettagli che non tornano in alcuni pesci per via delle differenze di funzionamento tra le varie specie.

Va poi considerato che gli oceani stanno cambiando: col riscaldamento globale la temperatura dei mari sta aumentando, così come la salinità, e l’anidride carbonica sta acidificando le acque. In uno studio sul merluzzo atlantico alcuni ricercatori hanno trovato che a queste condizioni l’osmoregolazione richiede molta più energia, sottraendo risorse a tutto il resto.