lunedì 4 gennaio 2016

Here comes the sun: scoperto il meccanismo cellulare che aiuta le piante a competere per la luce

Nonostante sembrino tranquille ed immobili, le piante viventi in una stessa area sono costantemente in competizione tra loro per accaparrarsi la luce solare, dal momento che questa è indispensabile affinché possano compiere il processo di fotosintesi clorofilliana.
Come fanno però concretamente a competere?
E' noto da tempo che le cellule vegetali abbiano dei sistemi in grado di rilevare la diminuzione di luminosità e, in particolare, finora si sapeva soltanto che le piante potessero essere in grado di rispondere alla diminuzione di luce rossa attivando l'auxina, l'ormone della crescita, in modo da tenere il passo con il cambiamento di condizioni ambientali. Con un recente studio, invece, pubblicato sulla rivista Cell, si è scoperto che le cellule vegetali hanno più di un meccanismo biochimico con cui fronteggiare la variabilità delle condizioni di luce; anziché variare soltanto i livelli di auxina, hanno anche un sensore cellulare, chiamato criptocromo, che è sensibile alla diminuzione di luce blu, la lunghezza d'onda maggiormente assorbita dalla clorofilla, il pigmento fotosintetico per eccellenza, ed è capace ti attivare una strategia molecolare alternativa.
Un girasole
La sensibilità del criptocromo ai livelli di luce blu era già nota, in particolare se ne conosceva l'importanza nei ritmi circadiani di piante ed anche animali, nel sincronizzare il loro orologio biologico. I criptocromi ad esempio comunicano ad una pianta quando è il momento di crescere o far spuntare i fiori.
Lo studio in questione ha invece scoperto che il ruolo dei criptocromi è di ben più ampio respiro, perché in condizioni di scarsa luce blu essi possono interagire con fattori di trascrizione tali da attivare geni del DNA completamente distinti da quelli attivati in condizioni già note. Per fare un esempio, una pianta è in grado di "capire" se l'ombra alla quale si trova deriva da piante circostanti più alte oppure da fattori non biologici, perché a seconda di quale lunghezza d'onda si riduce maggiormente con l'ombra, riescono ad attivare l'una o l'altra strategia che ne permette una velocità di crescita proporzionata al tipo di cambiamento ambientale di luminosità.
La scoperta è fondamentale perché potrebbe consentire agli scienziati di approfondire le conoscenze in merità alla velocità di crescita delle piante in determinate condizioni, nonché di sincronizzare, con la stimolazione dei geni in questione, la velocità di crescita con gli angoli formati dalle foglie sugli steli di piante limitrofe, in modo da consentire agli agricoltori di ottimizzare la produzione di biomassa dei raccolti nel corso del tempo.

Pedmale, U., Huang, S., Zander, M., Cole, B., Hetzel, J., Ljung, K., Reis, P., Sridevi, P., Nito, K., Nery, J., Ecker, J., & Chory, J. (2015). Cryptochromes Interact Directly with PIFs to Control Plant Growth in Limiting Blue Light Cell DOI: 10.1016/j.cell.2015.12.018