Come si difende una pianta

Il meccanismo con cui le piante comunicano il pericolo alle parti non ancora danneggiate è molto simile a quello del mondo animale

Quando pensiamo al mondo delle piante spesso ci riferiamo a qualcosa di inanimato, sicuramente importante come fonte d’ossigeno e nutrimento, ma inevitabilmente confinato nella sua immobilità. Niente di più distante dalla complessità e dall’efficacia di noi animali, tanto che per riferirci ad uno stato privo di coscienza e consapevolezza parliamo proprio di stato vegetativo, sia in campo clinico che giuridico. La recente nascita della neurobiologia sta rapidamente scardinando questa concezione ed è sempre più frequente imbattersi in dibattiti sull’intelligenza delle piante, in cui anche i più prudenti riconoscono un sistema molto specializzato di interazione tra individui e con l’ambiente.

Un nuovo studio sulla trasmissione dei segnali di pericolo, da una foglia sotto attacco alle parti non ancora danneggiate, conferma quanto si era ipotizzato in precedenza. Si tratta di un complesso sistema di comunicazione molto simile alla propagazione sinaptica del nostro sistema nervoso, basato sul neurotrasmettitore glutammato.

La ricerca

Lo studio è stato effettuato da un team di ricercatori guidato dal prof. Simon Gilroy, della University of Wisconsin-Madison. Al centro della ricerca c’è una tecnica ingegnosa e certamente di grande effetto: l’associazione agli ioni calcio di una proteina fluorescente derivata dalle meduse. In questo modo si può osservare e documentare con chiarezza il meccanismo a cascata che avviene quando la pianta reagisce agli stimoli.

In particolare quando una foglia di Arabidopsis thaliana viene ferita, ad esempio per il morso di un insetto, le altre foglie vengono avvisate per avviare una risposta anticipatoria. Questo segnale sistemico comincia con il rilascio di glutammato e con l’accoppiamento con i suoi recettori. I canali ionici fanno partire un meccanismo a cascata che provoca l’aumento della concentrazione ionica di Calcio, che si propaga attraverso il floema (il tessuto che nelle piante ha funzione di trasporto, sostegno e riserva) fino a raggiungere le foglie più distanti.

Come mostrano questi video, la segnalazione su lunga distanza basata sul glutammato è rapida (circa 1 millimetro al secondo), e mette in condizione le foglie non danneggiate di rispondere nell’arco di pochi minuti. La velocità è molto inferiore rispetto agli impulsi nervosi animali (120 metri al secondo), ma per una pianta è una rapidità di comunicazione straordinaria.

Le risposte difensive

Le risposte che avvengono all’interno della pianta sono dei veri e propri meccanismi difensivi finalizzati a respingere ulteriori attacchi. Un esempio è il rilascio di sostanze volatili maleodoranti per allontanare gli animali, oppure la concentrazione di molecole nocive, che rendono la pianta sgradevole e inappetibile per gli insetti.

L’utilizzo di Arabidopsis thaliana, più nota come Arabetta comune, non è casuale. Questa pianta di nessuna rilevanza economica, è considerata comunemente un’erbaccia e fa parte della stessa famiglia di broccoli, cavoli e senape. Tuttavia il suo ciclo vitale breve, la resistenza e la sue ridotte dimensioni le hanno permesso di diventare sin dai primi del ‘900, un organismo modello per fisiologia, sviluppo, genetica e struttura di tutte le piante.

Glutammato e Neurotrasmissione

Il glutammato (Acido Glutammico), insieme al calcio, gioca un simile ruolo in gran parte dei viventi, essere umano compreso. È il neurotrasmettitore più  diffuso nel cervello, è importante per completare le trasmissioni eccitatorie sui neuroni e viene utilizzato da altri neurotrasmettitori come stimolatore del potenziale d’azione. Da non confondere con il suo sale, il demonizzato glutammato di sodio, l’acido glutammico è fondamentale nella percezione dei sensi e del dolore, e molti farmaci analgesici funzionano come antagonisti della sua attività.

L’importanza del glutammato nella comunicazione sensoriale delle piante era sospettata da tempo e la ricerca del prof. Gilroy non fa che confermarla, mettendo insieme le varie tessere di un puzzle.

Anche se non sono ancora noti i meccanismi molecolari alla base, sappiamo che così come accade negli animali, anche le piante rilasciano glutammato, che si accoppia con recettori specifici, innesca una propagazione ionica del Calcio, che si traduce nell’attivazione di un sistema di difesa. Tutto questo senza avere un vero e proprio sistema nervoso.

Il mondo delle piante si sta rivelando sempre più complesso e sempre più dinamico di quanto pensiamo. Ricerche come questa potrebbero aiutarci a sviluppare dei metodi per comunicare con loro, oppure per interpretare in futuro i segnali di sofferenza, per poter intervenire in tempo.

 

 

Fonte:

Glutamate triggers long-distance, calcium-based plant defense signaling

2 Comments

  1. Bello! Ricordo che nella prima di lezione di botanica all’università la prof ci lasciò tutti interdetti parlando del cervello delle piante. Ora un organo di regolazione centrale nelle piante non è ancora stato documentato, ma le analogie col nostro sistema nervoso sono notevoli.

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