Per noi impercettibili, le piante sono circondate da una sottile rete di composti presenti nell’aria che usano per comunicare e proteggersi. Un po’ come gli odori, questi composti respingono gli erbivori affamati e avvertono le piante vicine degli assalitori in arrivo.
Gli scienziati conoscono queste difese vegetali sin dagli anni ’80, rilevandole da allora in oltre 80 specie di piante. Più recentemente, un team di ricercatori giapponesi ha utilizzato tecniche di imaging in tempo reale per rivelare come le piante ricevono e rispondono a questi allarmi aerei. Questa era una grande lacuna nella nostra comprensione delle comunicazione tra piante: sapevamo come le piante inviano messaggi, ma non come li ricevono. Nello studio, pubblicato lo scorso anno, Yuri Aratani e Takuya Uemura, biologi molecolari dell’Università di Saitama in Giappone, e colleghi hanno allestito una pompa per trasferire i composti emessi dalle piante ferite e crivellate di insetti alle piante vicine non danneggiate, e un microscopio a fluorescenza per osservare quello che è successo. I bruchi ( Spodoptera litura ) sono stati attaccati alle foglie tagliate dalle piante di pomodoro e dall’Arabidopsis thaliana , un’erbaccia comune nella famiglia della senape, e i ricercatori hanno immaginato le risposte di una seconda pianta di Arabidopsis , intatta e priva di insetti , a questi segnali di pericolo.
Queste piante non erano erbacce normali: erano state geneticamente modificate in modo che le loro cellule contenessero un biosensore che emetteva una fluorescenza verde quando veniva rilevato un afflusso di ioni calcio. La segnalazione del calcio è qualcosa che anche le cellule umane usano per comunicare. Il team ha utilizzato una tecnica simile per misurare i segnali del calcio in uno studio dello scorso anno su piante fluorescenti di Mimosa pudica , che muovono rapidamente le foglie in risposta al tocco, per evitare i predatori. Questa volta, il team ha visualizzato come le piante rispondono all’immersione in composti volatili, che le piante rilasciano entro pochi secondi dal ferimento. Non è stata una situazione naturale; I composti sono stati concentrati in una bottiglia di plastica e pompati nella pianta ricevente a una velocità costante, ma ciò ha permesso ai ricercatori di analizzare quali composti fossero presenti nella miscela pungente.
Come puoi vedere nel video qui sopra, le piante intatte hanno ricevuto i messaggi dei loro vicini feriti forti e chiari, rispondendo con esplosioni di segnali di calcio che si sono increspati sulle loro foglie distese. Analizzando i composti presenti nell’aria, i ricercatori hanno scoperto che due composti chiamati Z-3-HAL ed E-2-HAL inducevano segnali di calcio nell’Arabidopsis . Hanno anche identificato quali cellule sono le prime a rispondere ai segnali di pericolo ingegnerizzando le piante di Arabidopsis con sensori fluorescenti esclusivamente nelle cellule di guardia, mesofilla o epidermiche. Le cellule di guardia sono cellule a forma di fagiolo presenti sulla superficie delle piante che formano stomi, piccoli pori che si aprono nell’atmosfera quando le piante “respirano” CO 2 . Le cellule del mesofillo sono il tessuto interno delle foglie e le cellule epidermiche sono lo strato più esterno o la pelle delle foglie delle piante. Quando le piante di Arabidopsis venivano esposte a Z-3-HAL, le cellule di guardia generavano segnali di calcio entro circa un minuto, dopodiché le cellule del mesofillo raccoglievano il messaggio. Inoltre, pretrattare le piante con un fitormone che chiude gli stomi ha ridotto significativamente la segnalazione del calcio, suggerendo che gli stomi agiscono come le “narici” della pianta. “Abbiamo finalmente svelato l’intricata storia di quando, dove e come le piante rispondono ai ‘messaggi di avvertimento’ trasmessi dall’aria dai loro vicini minacciati. Questa eterea rete di comunicazione, nascosta alla nostra vista, svolge un ruolo fondamentale nel salvaguardare tempestivamente gli impianti vicini da minacce imminenti.”
