La ricerca

Dagli ormoni alle tossine, svelati gli ultimi segreti del misterioso mondo vegetale

Impossibile per l'uomo vivere senza le piante. Diversi studi dimostrano la loro capacità di adattarsi allo spazio e all'ambiente. "Ma attenti, come si fa per l’osservazione del mondo animale, a non antropomorfizzarle. Vanno studiate per capire conservarle e proteggere gli ecosistemi"
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Le piante comunicano, memorizzano informazioni, risolvono problemi e socializzano. Negli ultimi anni, grazie ai progressi fatti dai ricercatori che studiano la vista nascosta dei vegetali, guardiamo con occhi diversi perfino il geranio che teniamo sul balcone o l’alloro che usiamo per cucinare.

L'interazione con l'ambiente. Le ultime scoperte riguardano i messaggi chimici usati dalle piante per comunicare e interagire con l’ambiente circostante. Uno studio recente pubblicato su Science, per esempio, ha accertato che è un ormone vegetale volatile, l’etilene, che consente alle radici delle piante di percepire ed evitare terreni troppo compatti, dove non potrebbero penetrare. Non soltanto le piante si orientano per la loro crescita, ma elaborano le informazioni che provengono dai loro simili.  Una ricerca pubblicata lo scorso 4 dicembre sempre su Science, ha descritto come la crescita e il luogo in cui impiantare le radici siano regolati in base a quanto vicine potrebbero essere altre piante e se tale vicinanza potrebbe creare una competizione. Quest’ultima scoperta è essenziale per migliorare le coltivazioni agricole, evitando di mettere l’una vicina all’altra specie che potrebbero essere in competizione.

Come si difendono da tossine, parassiti e 'predatori'. Da sempre le piante sono usate in medicina per i loro componenti, alcuni dei quali, per quanto tossici (basti pensare alla digossina, estratta dalla pianta di digitale, potente cardiotonico e insieme veleno) hanno rappresentato la salvezza dell’umanità. Una delle branche di studio più esplorate è appunto la ricerca del meccanismo per cui le tossine che le piante producono, principalmente per difendersi dagli erbivori, non siano dannose per la pianta stessa, un campo che svela meravigliosi laboratori chimici all’interno dei vegetali. Tra le piante più studiate da questo punto di vista c’è il tabacco e di recente scienziati del Max Planck Institute for Chemical Ecology di Jena e dell'Università di Münster, in Germania, anno descritto nel dettaglio la biosintesi e l'esatta modalità di azione di un importante gruppo di sostanze difensive, i glicosidi diterpenici, nelle piante di tabacco selvatiche. I glicosidi diterpenici consentono alle piante di respingere gli erbivori e lo studio mostra che queste sostanze chimiche vegetali attaccano alcune parti della membrana cellulare, ma per proteggersi dalle proprie tossine e per evitare che le loro membrane cellulari vengano danneggiate, le piante di tabacco immagazzinano queste sostanze in una forma non tossica, che viene sintetizzata in modo molto particolare. Uno straordinario laboratorio, appunto.

Il comportamento vegetale. Le piante si studiano nello spazio, in vista della loro coltivazione al di fuori della terra. Al momento sulla Stazione spaziale internazionale la microbiologa americana Kate Rubins, la prima scienziata ad aver sequenziato il DNA nello spazio, lavora in una camera-serra dove fa crescere piante in assenza di gravità per verificare come le goccioline liquide interagiscono con una superficie appunto in microgravità. Dallo spazio ai nostri giardini le scoperte sulla fisiologia e morfologia delle piante sono continue, anche su aspetti che sembravano acclarati. Lo scorso dicembre, per esempio, uno studio pubblicato sui Proceedings of the Royal Society B, ha gettato nuova luce sul funzionamento dell’antera, cioè la porzione fertile terminale dello stame, organo per la riproduzione che contiene le sacche polliniche. Il fatto che le sacche polliniche siano due e distinte per colore, dimensione e posizione ha da sempre stupito gli scienziati, a cominciare da Darwin. Ora il nuovo studio, attraverso una varietà di esperimenti in serra e sul campo ha dimostrato che si tratta di un modo per i fiori di presentare gradualmente il loro polline alle api in più visite, una sorta di “dispenser” per fare in modo che, non trovando più polline, le api si spostino verso un altro fiore, in modo da svolgere la loro funzione principale.

Notte e giorno. Ancora, giusto per dare conto degli studi più recenti, lo scorso 20 dicembre uno studio dell’Earlham Institute ha verificato che anche nelle piante ci sono “nottambule” e “mattiniere”, poiché hanno la stessa variazione nell’orologio biologico interno di quella che si trova negli esseri umani. La ricerca mostra che un singolo cambiamento di lettera nel loro codice DNA può potenzialmente decidere se una pianta è mattiniera o nottambula e i risultati possono aiutare gli agricoltori a selezionare le piante con gli orologi più adatti alla loro posizione, contribuendo ad aumentare la resa e persino la capacità di resistere ai cambiamenti climatici.

 

Né animali né uomini. “Penso che alle piante si guardi sempre più in maniera diversa – osserva Francesco Loreto, direttore del  Dipartimento di Scienze Bio-Agroalimentari del Cnr – ma dobbiamo stare attenti, come si fa per l’osservazione del mondo animale, a non antropomorfizzarle. La verità sta nel mezzo: è acclarato che esistano relazioni tra piante e altri organismi, ma cerchiamo di capire quali sono questi confini, dove possiamo sfruttare queste difese naturali per conservare gli ecosistemi naturali, senza però considerare le piante al livello dell’animale o dell’uomo.”

La forza infinita del bambù

La chimica vegetale. “Oggi sappiamo che le piante comunicano con gli altri organismi – continua Loreto – gli studi si concentrano sull’interpretazione di questi segnali chimici, che sono sostanze organiche volatili che le piante emettono. Li rilasciano perché si sono evolute in sintonia con l’ecosistema con cui vivono, sono sopravvissute le piante che rilasciano queste sostanze e repellono alcuni animali. Questo settore di ricerca della fenotipizzazione e della genotipizzazione sarà portante per utilizzare e sfruttare questi meccanismi naturali per proteggere e usare le piante in maniera sostenibile. In questo momento questo settore, soprattutto se l’Unione europea andrà avanti con il nuovo Green deal sarà portante”.

 

L'agricoltura e gli ecosistemi. “L’altro argomento molto importante – continua il direttore del Disba-Cnr - sempre in chiave di sostenibilità, è il cosidetto one health secondo cui perché l’uomo sia in salute deve esserlo tutto l’ecosistema, comprese le piante. Qui c’è una contraddizione, perché decenni di ricerche ci dicono che con l’agricoltura per produrre piante che contengano in misura maggiore certi metaboliti, come ad esempio gli antiossidanti, dobbiamo “stressare” la pianta”.

 

Loreto conclude con il punto sulla ricerca italiana. “La biologia vegetale ha due filoni principali in questo momento, quello dell’agroalimentare e quello ambientale, in cui includo le foreste, grande patrimonio dell’Italia. Da un po’ di tempo c’è un terzo filone, quello dello studio delle biomasse per l’energia, che da un lato compete per l’uso del suolo con gli altri due filoni, ma da un altro, soprattutto in aree marginali, è una grande risorsa economica. L’Italia sarebbe molto avanti dal punto di vista della ricerca biologia molecolare se non ci fosse stata la legislazione Ue particolarmente restrittiva del genome editing”.

Per Loreto, però, c’è un campo in cui potrebbe arrivare davvero la svolta ed è rendere più efficiente la fotosintesi: “La fotosintesi è il motore del mondo – sottolinea - se non ci fosse non avremmo ossigeno. Adesso la fotosintesi è paradossalmente il processo meno efficiente del Pianeta, per cui soltanto l’1% della luce solare viene trasformata in zuccheri. Se riuscissimo a raddoppiare questa resa avremmo risolto, con solo il 2%, il problema della fame del mondo e della CO2 in atmosfera. In Europa c’è un gruppo di studio che sta cercando finalmente di migliorare la fotosintesi, davvero la sfida finale”.