Gli scienziati hanno tracciato il percorso evolutivo dalla fotosintesi C3 alla C4, scoprendo importanti cambiamenti regolatori che potrebbero migliorare la resilienza e l’efficienza delle colture. Questa ricerca rivoluzionaria apre la strada a progressi agricoli che potrebbero contribuire a contrastare gli effetti del riscaldamento globale.
L’evoluzione della fotosintesi
Oltre 3 miliardi di anni fa, la fotosintesi è apparsa per la prima volta in antiche batteri su una Terra completamente coperta d’acqua. Nel corso di milioni di anni, questi batteri si sono evoluti in piante, adattandosi ai cambiamenti ambientali lungo il percorso. Circa 30 milioni di anni fa, si è verificato un significativo avanzamento: alcune piante hanno sviluppato una forma più efficiente di fotosintesi. Mentre piante come il riso hanno mantenuto il vecchio metodo C3, altre, come il mais e il sorgo, hanno adottato la più avanzata fotosintesi C4.
Oggi, esistono oltre 8.000 specie di piante C4, che prosperano in climi caldi e secchi e si collocano tra le colture più produttive al mondo. Nonostante ciò, la maggior parte delle piante si affida ancora al processo meno efficiente C3. Questo solleva una domanda intrigante: come si è evoluta la fotosintesi C4 e è possibile portare questa efficienza alle piante C3?
Scoperta rivoluzionaria nella ricerca sull’efficienza delle piante
Ora, per la prima volta, gli scienziati del Salk e i collaboratori dell’Università di Cambridge hanno scoperto un passo chiave che piante C4 come il sorgo dovevano compiere per evolversi e diventare così efficienti nella fotosintesi, e come potremmo utilizzare queste informazioni per rendere colture come riso, grano e soia più produttive e resilienti di fronte al nostro clima in evoluzione.
I risultati sono stati pubblicati oggi (20 novembre) su Nature. “Chiedersi cosa differenzi le piante C3 e C4 non è importante solo dal punto di vista biologico di voler sapere perché qualcosa si è evoluto e come funziona a livello molecolare”, afferma il professor Joseph Ecker, autore principale dello studio, Presidente del Consiglio Internazionale del Salk per la Genetica e investigatore dell’Howard Hughes Medical Institute. “Rispondere a questa domanda è un grande passo verso la comprensione di come possiamo ottenere le colture più robuste e produttive possibili di fronte ai cambiamenti climatici e a una crescente popolazione globale.”
Comprendere i processi fotosintetici C3 e C4
Circa il 95% delle piante utilizza la fotosintesi C3, in cui le cellule mesofille, cellule spugnose verdi che vivono all’interno delle foglie, trasformano luce, acqua e anidride carbonica in zuccheri che alimentano la pianta. Nonostante la sua elevata diffusione, la fotosintesi C3 presenta due principali svantaggi: 1) il 20% delle volte, l’ossigeno viene accidentalmente utilizzato al posto dell’anidride carbonica e deve essere riciclato, rallentando il processo e spre…
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