giovedì 23 agosto 2012

L'olfatto delle piante, parte I: attrazione fatale

Poison Ivy è un'antagonista di Batman, presente originariamente nel fumetto e, successivamente, nel quarto episodio cinematografico Batman & Robin, che con le pesanti critiche negative ricevute ha decretato la fine della prima serie dedicata all'uomo pipistrello. Nella serie di Batman, Poison Ivy, in italiano nota come Edera Velenosa, è una studentessa di botanica che, seguendo gli esperimenti che suo padre conduceva sulle tossine di alcune piante, ne viene accidentalmente contaminata, trasformandosi - non si sa come... - in una spietata ecoterrorista desiderosa di vedere insorgere il mondo vegetale nei confronti dell'essere umano. Oltre ad avere il pieno controllo sul regno vegetale, Edera Velenosa ha anche il superpotere di manipolare le persone producendo una speciale polvere di feromone, ed è stato proprio questo particolare a tornarmi alla mente quando ieri ho letto un articolo sul numero di luglio del mensile Le Scienze, dedicato all' "olfatto delle piante".
In biologia i feromoni sono molecole di sostanze che vengono emesse da organismi viventi per inviare un messaggio ad altri individui della stessa specie, generalmente per via aerea, allo scopo di generare particolari risposte comportamentali. Un esempio di feromoni è rappresentato dai messaggeri molecolari che sono emessi da molti animali per attrarre gli individui della stessa specie e del sesso opposto, allo scopo di accoppiarsi, ma esiste un'ampia gamma di feromoni e, quindi, di tipologie di risposte fisiologiche differenti. 
Solitamente i feromoni vengono associati alla comunicazione animale, ma sembra sempre più certo che anche gli organismi vegetali sappiano mettere in atto una qualche forma di comunicazione molecolare, al punto tale che si parla sempre più di "olfatto delle piante". Del resto, è risaputo che le piante abbiano acquisito capacità sempre più raffinate di attirare insetti impollinatori non soltanto grazie a colorazioni sgargianti dei fiori, ma anche all'emissione di molecole responsabili di odori piacevoli o zuccherini; tuttavia, è possibile che le piante sappiano anche comunicare tra loro?
Le piante, ovviamente, non hanno un naso, né dei recettori olfattivi come possiamo intenderli noi. Non possiedono un sistema nervoso, rispetto agli animali non compiono significativi spostamenti, eppure una linea di ricerca sempre più perseverante è sulla buona strada per dimostrare che anche le piante sono in grado di trasmettersi delle informazioni per via aerea, e la vera novità sta nell'ipotesi che l'emissione di particolari molecole possa addirittura essere un segnale d'aiuto tra membri di una stessa specie, oppure un segnale di richiamo per piante parassite. Onde evitare un post di lunghezza infinita, in questo considereremo il solo caso dei segnali che consentono alle piante parassite di cercare e nutrirsi a spese dei loro ospiti.
Cuscuta pentagona su stelo di pianta
di pomodoro
Cuscuta pentagona è una pianta molto curiosa: non è di colore verde ma arancione, perché la capacità di assorbire i nutrienti affondando le sue appendici (austori) da parassita nello stelo della pianta di pomodoro, le consente il lusso di non svolgere la fotosintesi e, quindi, di non avere foglie. Essa, inoltre, sin dai primi momenti della crescita, tasta il suolo in cerca di cibo arricciando le sue estremità, proprio come facciamo noi con le dita delle mani, ma finché essa non incontra una pianta di pomodoro, non si nutre. In letteratura sono documentati esperimenti condotti sulla cuscuta, proprio per analizzarne questa capacità, ed è stato dimostrato che essa non cresce né accanto a piante finte, né accanto a vasi vuoti, né accanto a piante differenti da quella di pomodoro. Qui sotto potete osservare un video che mostra Cuscuta pentagona in azione su una piantina di pomodoro.

La ricercatrice Consuelo De Moraes della Pennsylvania State University, per verificare se e quanto nel parassitismo della cuscuta potessero essere coinvolti gli odori, ha allestito diverse tipologie di esperimenti. In uno di essi un germoglio di cuscuta era racchiuso in una scatola al buio, collegata attraverso un tubicino ad un'altra scatola, contenente una piantina di pomodoro, in modo che potesse passare l'aria: gli austori della cuscuta sono cresciuti tutte le volte in direzione della piantina di pomodoro, suggerendo che l'aria potesse fungere da mezzo di diffusione di qualche sostanza attraente. 
In un'altra tipologia di esperimenti il germoglio di cuscuta veniva posto in prossimità di 2 tamponi di cotone imbevuti ciascuno con una miscela diversa: la prima conteneva un estratto di pomodoro, mentre la seconda solventi usati per conferire il sapore e l'aroma di pomodoro ad alcuni alimenti. Anche in questo caso Cuscuta è cresciuta senza esitazione verso la prima miscela. 
In un ultimo set di esperimenti, si è visto che la pianta di cuscuta, oltre a prediligere il pomodoro, trova sgradevole il grano, al punto tale che la sua vicinanza ne impedisce la crescita. Se si fa crescere un germoglio di cuscuta in un vaso equidistante da uno di pomodoro e l'altro di grano, la cuscuta opta sempre per il pomodoro, e un esperimento analogo è stato fatto con tamponi imbevuti sia di estratto di pomodoro che di grano, con analogo risultato. Verrebbe da chiedersi perché proprio il grano e non anche altre piante, ma la risposta sta nel fatto che entrambe le piante producono beta-mircene, una molecola che anche da sola può stimolare la cuscuta a crescere verso di sé. Perché dunque la cuscuta non sceglie mai il grano?
Un'ipotesi interessante sostiene che in realtà non basta un unico "odore" ad attirare la cuscuta, bensì un insieme di composti che, in maniera sinergica, rappresentano un'irresistibile fragranza, proprio come noi siamo attirati dai tanti profumi di un bellissimo luogo naturale. Il pomodoro, infatti, oltre a produrre il beta-mircene, secerne anche altri 2 composti chimici volatili che attirano la cuscuta; il grano, al contrario, oltre al beta-mircene, produce il (Z)-3-esenil-acetato, che la cuscuta detesta più di quanto sia attratta dal beta-mircene. 
Se dunque la capacità di recepire i messaggi legati a delle molecole specifiche può favorire una pianta parassita di un'altra specie vegetale nel raggiungere il suo obiettivo, nel prossimo post vedremo come la stessa capacità possa invece rivelarsi utile nell'instaurazione di una vera e propria collaborazione di squadra nell'ambito di individui della stessa specie. Volendo essere poetici per un attimo, potremmo definirla altruismo vegetale, anche se chiaramente tutt'altro che intenzionale o consapevole :-).