Le piante comunicano lo stress con una propria versione di sistema nervoso

Una larva di cavolaia minore (Pieris rapae) addenta e fagocita un pezzo di foglia: subito dopo, un'onda di luce si propaga in ciò che resta della pianta, come a segnalare l'attacco in corso. Il video che vedete è servito a dimostrare come funziona il sistema di allarme che le piante utilizzano per attivare meccanismi ormonali di difesa, ultimo baluardo contro i parassiti.

Si sapeva che - anche in assenza di cervello e sistema nervoso - questi organismi possono attivare un meccanismo di segnalazione che copre anche grandi distanze, e che la "ferita" di una foglia è sufficiente a innescare questa forma di comunicazione, di natura elettrochimica. Quello che non si sapeva è quali sostanze siano coinvolte, e in quale successione.

Sadico interruttore. Il team nippo-statunitense che ha condotto l'esperimento, pubblicato su Science, ha scoperto che in gioco ci sono calcio e glutammato, le stesse sostanze implicate nella comunicazione di segnali nervosi nell'organismo animale. Il calcio era da subito un buon candidato. Si trova ovunque nelle cellule e segnala i cambiamenti ambientali trasmettendo un segnale elettrico. Ma è anche una sostanza difficile da tracciare, perché le sue concentrazioni cambiano di continuo.

Masatsugu Toyota dell'Università di Saitama, in Giappone, e Simoin Gilroy, dell'Università del Wisconsin-Madison, hanno sviluppato piante che producono una proteina fluorescente soltanto in prossimità delle concentrazioni di calcio. Quindi, hanno sottoposto le poverette a morsi di bruchi, tagli e altre dolorose "ferite".

Luci di emergenza. I video hanno mostrato le piante "illuminarsi" con onde di luce che partivano dal punto del danno inferto e si propagavano in un paio di minuti al resto del vegetale, muovendosi attraverso le concentrazioni di calcio. Il segnale si è spostato velocemente, alla velocità di circa un millimetro al secondo (ma comunque a una frazione della velocità degli impulsi nervosi).

Dopo pochi minuti, i livelli di un ormone difensivo sono saliti alle stelle anche nelle foglie distanti. Questa sostanza prepara i vegetali a futuri pericoli, per esempio alterando i meccanismi di crescita o aumentando il livello di sostanze tossiche per dissuadere i predatori.

L'anello mancante. Rimaneva da capire come armonizzare questa scoperta con gli studi passati, che hanno dimostrato che i segnali elettrici che innescano meccanismi di difesa nelle piante dipendono dai recettori per il glutammato, un amminoacido che è uno dei maggiori neurotrasmettitori negli animali e nelle piante. Si è visto infatti che le piante private di questi recettori perdono l'abilità di trasmettere segnali elettrici in risposta alle minacce.

Reazioni a catena. Toyota e colleghi hanno dimostrato che le piante mancanti dei recettori per il glutammato, se ferite, mandano pochi segnali luminosi e in zone marginali: si pensa quindi che la ferita scateni il rilascio di glutammato il quale, a sua volta, attiva la produzione di calcio e il suo rilascio in tutta la pianta.

Il calcio, infine, innesca il rilascio di ormoni difensivi.

La ricerca ha unito in modo organico decenni di studi sulla comunicazione di emergenza nelle piante. Anche se sembrano inerti, queste creature viventi hanno un modo dinamico e reattivo di prepararsi a futuri pericoli.