Gli scienziati filmano pianta mentre “parla” con quella vicina e le immagini sono incredibili
Invisibili ai nostri occhi, le piante sono immerse in una sottile nebbia di composti presenti nell’aria che usano per comunicare e proteggersi. Questi composti simili ad odori servono a tenere lontani gli erbivori affamati e ad avvertire le piante vicine del pericolo imminente.
Questi meccanismi di difesa botanica sono noti agli scienziati sin dagli anni ’80, essendo stati rilevati in più di 80 tipi di verdure. Recentemente, un gruppo di ricercatori giapponesi ha utilizzato tecniche di imaging avanzate per scoprire come le piante percepiscono e reagiscono a questi allarmi aerei.
Un aspetto poco compreso della comunicazione tra le piante riguardava il modo in cui le piante ricevevano questi messaggi, anche se sapevamo già come venivano inviati. In questa ricerca, Yuri Aratani, Takuya Uemura e i loro colleghi dell’Università di Saitama in Giappone hanno creato un sistema per trasferire le emissioni dalle piante danneggiate e infestate da insetti alle piante vicine intatte, osservando le reazioni attraverso un microscopio a fluorescenza.
Gli scienziati hanno introdotto i bruchi (Spodoptera litura) nelle foglie di pomodoro e nell’Arabidopsis thaliana, una pianta comune della famiglia della senape. Hanno monitorato come una seconda pianta di Arabidopsis, intatta e priva di insetti, ha reagito a questi segnali di pericolo.
Queste non erano piante comuni; sono stati geneticamente modificati per avere cellule con un biosensore che emetteva luce verde quando rilevava un afflusso di ioni calcio, un metodo di comunicazione utilizzato anche dalle cellule umane.
In precedenza, il team aveva utilizzato un approccio simile per tracciare i segnali del calcio nelle piante fluorescenti di Mimosa pudica, note per muovere rapidamente le foglie quando vengono toccate, come difesa contro i predatori.
Questa volta, hanno osservato come le piante reagiscono all’esposizione a composti volatili, che vengono rilasciati pochi secondi dopo essere stati feriti.
L’esperimento è stato condotto in un ambiente controllato; i composti sono stati concentrati in un contenitore di plastica e applicati costantemente alla pianta ricevente, consentendo ai ricercatori di analizzare la composizione della miscela aromatica.
Come mostrato nel video, le piante intatte hanno ricevuto e risposto chiaramente ai segnali di pericolo provenienti dalle piante vicine danneggiate, mostrando esplosioni di segnali di calcio che si sono diffusi attraverso le loro foglie.
Dall’analisi dei composti presenti nell’aria si è scoperto che due sostanze, Z-3-HAL ed E-2-HAL, inducevano segnali di calcio nell’Arabidopsis.
I ricercatori hanno anche identificato quali cellule hanno risposto per prime ai segnali di pericolo creando piante di Arabidopsis con sensori fluorescenti esclusivamente nelle cellule di guardia, mesofilla o epidermiche.
Le cellule di guardia, che sono a forma di fagiolo sulla superficie delle piante, formano gli stomi, piccole aperture che consentono alla CO2 di entrare durante la “respirazione”. Le cellule del mesofillo costituiscono il tessuto interno delle foglie, mentre le cellule epidermiche costituiscono lo strato più esterno delle foglie.
Quando esposte a Z-3-HAL, le cellule di guardia nelle piante di Arabidopsis generavano segnali di calcio in circa un minuto, seguite dalle cellule del mesofillo.
È interessante notare che il pretrattamento delle piante con un fitormone che chiudeva gli stomi riduceva significativamente la segnalazione del calcio, suggerendo che gli stomi agiscono come le narici delle piante.
Masatsugu Toyota, biologo molecolare dell’Università di Saitama e autore principale dello studio, ha affermato di aver finalmente svelato la complessa storia di quando, dove e come le piante rispondono ai messaggi aerei di “allarme” provenienti dai loro vicini minacciati.
“Questa rete di comunicazione eterea, nascosta alla nostra vista, è essenziale per proteggere tempestivamente gli stabilimenti vicini da pericoli imminenti”, ha spiegato Toyota.
Inoltre, questa scoperta apre nuove porte per comprendere meglio il sofisticato linguaggio delle piante. Gli scienziati stanno appena iniziando a comprendere la complessità di queste interazioni e come possono essere applicate per migliorare l’agricoltura e la sostenibilità ambientale.
La natura ha un modo incredibile di comunicare e difendersi e le piante, spesso viste come esseri passivi, hanno in realtà un sistema di comunicazione dinamico e reattivo. Questa ricerca mostra che le piante non stanno semplicemente ferme, assorbendo luce e sostanze nutritive; sono attivamente impegnati in una conversazione continua con il loro ambiente.
È affascinante pensare che mentre camminiamo in un giardino o in una foresta siamo circondati da una silenziosa sinfonia di segnali chimici, una danza invisibile di messaggi che passano da una pianta all’altra. Questo studio ci ricorda che nel mondo naturale accade molto di più di quanto possiamo immaginare a prima vista.
Questi progressi nella scienza botanica non solo aumentano il nostro rispetto e la nostra ammirazione per la natura, ma apportano anche possibilità pratiche. Ad esempio, la comprensione di questi meccanismi di segnalazione può aiutare gli agricoltori a creare strategie più efficaci per proteggere le colture dai parassiti senza un uso eccessivo di pesticidi.
Inoltre, la ricerca potrebbe ispirare lo sviluppo di nuove tecnologie basate su principi naturali, come sensori che rilevano e rispondono ai cambiamenti ambientali in modo simile alle piante.
Insomma, lo studio condotto dal team dell’Università di Saitama rivela un aspetto straordinariamente intrigante del mondo vegetale. Non solo approfondisce la nostra comprensione dell’ecologia vegetale, ma ci ricorda anche l’intricata interconnessione tra tutte le forme di vita e il valore inestimabile della biodiversità. Mentre continuiamo a esplorare questi fenomeni, il nostro apprezzamento per il mondo naturale e la nostra capacità di vivere in armonia con esso non potrà che crescere.[Science Alert]
Fonte: hypescience.com
Foto:Una pianta di senape risponde ai segnali di pericolo aereo rilasciati da un’altra pianta. (Aratani et al. Nature Communications, 2023)