Come comunicano le piante? La risposta nel glutammato

Vi siete mai messi nei panni di una pianta? Pensate di essere al suo posto, coi piedi incollati a terra, nel mezzo di un campo o di una foresta, alla completa mercé di predatori e intemperie: probabilmente non sopravvivreste a lungo. Le piante, a causa della loro apparente immobilità, sono state a lungo considerate più vicine al mondo inorganico che a quello animale e a fatica si sono guadagnate il loro legittimo posto tra gli esseri viventi. In fondo, se hanno imparato a vivere in una maniera tanto singolare, prosperando più o meno ovunque, forse hanno più di un asso nella manica. E in alcuni aspetti somigliano straordinariamente agli animali, come nella trasmissione a lungo raggio delle informazioni.

Gli animali sentono il mondo esterno…

Gli animali dispongono di uno strumento portentoso per integrare le informazioni dall’esterno ed elaborare le risposte agli stimoli, che è il sistema nervoso. Le cellule nervose, se adeguatamente stimolate, rilasciano dei messaggeri chimici o neurotrasmettitori, che legandosi ai loro recettori generano un segnale in grado di propagarsi a lunga distanza. Uno dei neurotrasmettitori più studiati è il glutammato, che agisce su un recettore specifico determinando un ingresso di ioni calcio nella cellula bersaglio. Gli ioni calcio sono carichi e dunque generano una corrente, che si propaga lungo il sistema nervoso. Sempre attraverso ondate di ioni calcio, il cervello elabora lo stimolo, “decide” la risposta e la trasmette alle cellule interessate.

Il glutammato si lega al suo recettore, determinando l’ingresso di ioni calcio nella cellula bersaglio.

…ma le piante non sono da meno!

Le piante non hanno un sistema nervoso, almeno non come lo intendiamo noi. Non hanno un cervello né delle connessioni nervose. Ma non è la fine del mondo, anzi: anche le piante sono dotate di una forma di intelligenza. Come noi, percepiscono il mondo esterno ed elaborano delle risposte: non hanno occhi, ma “vedono” la luce attraverso tanti piccoli fotorecettori che la cospargono interamente; non hanno gambe o muscoli, ma si “muovono” per intercettare i raggi del sole o per raggiungere acqua e nutrienti, setacciando il terreno con le loro radici; non hanno un cervello, ma anche le piante, a loro modo, prendono delle “decisioni”, come quella di veicolare le risorse verso la crescita di un tessuto a scapito di un altro o di prediligere la ricerca di un determinato nutriente, di cui hanno più bisogno rispetto agli altri.

E ancora, le piante “sentono” quando vengono attaccate. Se un bruco affamato ne mangia un pezzettino, succede qualcosa di straordinario, che i ricercatori hanno osservato in diretta e che potete vedere anche voi in questo video:

Cos’è quell’onda fluorescente?

Quando una foglia viene danneggiata, genera un segnale di pericolo che si propaga rapidamente raggiungendo anche le foglie più distanti. Ma di cosa è fatto questo segnale?

Sono ancora loro, gli ioni calcio. Li vediamo come un’onda fluorescente nel video perché i ricercatori hanno usato una pianta particolare, che esprime una proteina fluorescente che lega proprio il calcio, permettendoci di seguire i suoi spostamenti in tempo reale. E così riusciamo a vedere la corrente elettrica mentre, nel giro di pochi minuti, trasporta il messaggio dal sito danneggiato ai tessuti circostanti. Così tutta la pianta viene “avvertita” della minaccia e si prepara a reagire. Non può darsela a gambe, ma sa comunque difendersi, ad esempio rilasciando sostanze che rendono le foglie amare o indigeste. Questo, comunque, era noto da tempo agli scienziati: e allora quale è la novità?

Il glutammato colpisce ancora

A generare il segnale elettrico a seguito di un attacco o una ferita nelle piante è il glutammato, lo stesso neurotrasmettitore così importante per la trasmissione del segnale nel mondo animale. I ricercatori hanno ripetuto lo stesso esperimento usando piante senza i recettori per il glutammato e non hanno visto quasi nessun bagliore, nessuna onda fluorescente. Insomma, nel loro modo di comunicare gli stimoli esterni, piante e animali si somigliano più di quanto pensassimo.

Certo, i segnali elettrici negli animali viaggiano molto più velocemente, fino a 120 metri al secondo. Nelle piante, che non hanno neanche un vero sistema nervoso, vanno ovviamente più lenti, percorrendo “solo” 1 mm al secondo; che però non è male per il mondo vegetale, certamente meno frenetico del nostro. In un paio di minuti, il segnale si propaga a tutte le foglie per mezzo del loro sistema vascolare: di sicuro la pianta non va da nessuna parte, nel frattempo!

Fonte: Toyota, M., et al. (2018). Glutamate triggers long-distance, calcium-based plant defense signaling. Science 361, 1112–1115.

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