Piante, animali e altre storie di chimica.

Claudio Della Volpe

Quest’anno per superare la solita incertezza del regalo di fine anno mi sono rivolto all’oggetto più comune della mia vita: il libro. E ho trovato una serie di testi su un argomento di cui avevo sentito parlare ripetutamente, ma senza approfondirlo: l’intelligenza delle piante.

Si tratta di un tema affascinante e che viene da lontano, ma il più recente e famoso scienziato che se ne è occupato è un italiano, Stefano Mancuso, professore ordinario presso UniFi e ricercatore al LINV (Laboratorio di Neurobiologia vegetale).

Ha scritto vari testi su questo tema ed io ho scelto il più agile fra tutti, Verde brillante, sensibilità e intelligenza del mondo vegetale, Ed. Giunti 140 pagine 2014.

E’ un testo non recentissimo scritto insieme alla divulgatrice Alessandra Viola, ma molto ben scritto che ripercorre la trama della discussione sul modo in cui concepiamo le piante, i “vegetali”, termine tutto sommato dispregiativo, che vegetano; ma che, l’autore ci fa scoprire, hanno un comportamento molto articolato e costituiscono un caso di vita senziente, non diversamente da quella animale, solo con una organizzazione diversa da quella degli animali. Le piante hanno una intelligenza ed una struttura della sensibilità distribuita invece che concentrata in organi specifici (cervello, occhi, naso, lingua) le piante “vedono”, sentono, reagiscono con molte delle loro cellule, usando una strategia di sopravvivenza diversa; non possono scappare e dunque sono state obbligate a scegliere di poter perdere anche il 90% del loro corpo potendolo ricostruire completamente; inoltre hanno nella maggior parte dei casi una velocità dei comportamenti inferiore, ma non per questo meno complessa.

In uno degli episodi di Star Trek (del 1995) si affronta questo tema della diversa velocità di esistenza; noi potremmo essere come piante per esseri che vivessero molto più velocemente di noi.

In fotografia il tema del diverso apparire delle cose molto veloci o molto lente costituisce uno splendido argomento tramite le due tecniche complementari delle riprese ad alta velocità riproiettate a bassa (diventate oggi comuni grazie all’avanzare dei processori dei cellulari) e della slow motion o delle riprese tramite filtri ND che sottolineano il paesaggio, ma eliminano le figure che ci si trovano per tempi brevi (la prima foto di paesaggio nel 1839 era di fatto slow motion). Nel caso che ci interessa si applica una terza tecnica, il time lapse, (letteralmente lasso di tempo) le riprese video che si usano anche per nuvole o il paesaggio rese comuni anche queste tramite la possibilità di fare foto ad intervalli lunghi in gran numero per poi riproiettarle a velocità normale, dunque con una grandissima accelerazione; il time lapse fa comprendere come anche le piante abbiano una vita e siano capaci di movimenti ben precisi ed altamente intelligenti se visti in questo nuovo contesto.

https://www.youtube.com/watch?v=w77zPAtVTuI

https://www.youtube.com/watch?v=g9NpE2jntNs

https://www.youtube.com/watch?v=p6rCAuzSQ8U

https://www.youtube.com/watch?v=dTljaIVseTc

Gli ultimi due video mostrano rampicanti che si avvolgono attorno ad un supporto; nel primo caso il fagiolo si gira verso il supporto ancora prima di attaccarcisi; come fa a sapere che è lì? Non lo sappiamo; ma potrebbe essere che in qualche modo avesse ragione Gottlieb Haberlandt, famoso fisiologo vegetale, che ipotizzò la presenza di ocelli foliari (finora mai confermati).

Un esempio altamente poetico di questa tecnica video si trova nel film Il giardino segreto, tratto dall’omonimo romanzo di Frances Hodgson Burnett, in cui viene mostrato il risveglio primaverile della terra e delle piantine del giardino riscoperto dalla piccola Mary Lennox; il film nella versione che ho visto io è del 1993 ed era diretto da Agnieszka Holland che usa con abilità la tecnica time lapse per mostrare la vita delle piante. Lo consiglio a voi e ai vostri bambini.

Nel libro di Mancuso si fa anche notare la ritrosia che hanno avuto anche grandissimi scienziati da Linneo a Darwin nel riconoscere questi aspetti della vita delle piante, per esempio la capacità di molte di queste di cibarsi di insetti o piccoli animali (anche mammiferi) come fonte di azoto, di comunicare fra di loro ed avere un comportamento altamente complesso che se rivisto a diversa velocità e nel contesto degli “animali” non esiteremmo a definire “intelligente” e sensibile; libro consigliatissimo e fra l’altro ottimamente illustrato, ben equilibrato negli aspetti tecnici e storici e anche fra la filosofia della natura e la scienza (sarò fesso ma non credo che l’analisi scientifica risolva ogni aspetto delle cose, la filosofia serve ancora, mia idea per carità).

La cosa che mi ha colpito di più è stata una osservazione di tipo chimico; il fatto che le piante usano delle molecole, che liberano nell’ambiente interno ed esterno per comunicare alle proprie cellule (non hanno segnali nervosi) ed alle altre piante, diverse specie di eventi.

Ora la chimica delle piante come ricorderete è stato un cavallo di battaglia della Chimica in Italia, basti ricordare i lavori di Ciamician e Ravenna di cui abbiamo parlato su questo blog.

Sapevo già che le piante usano una comunicazione “chimica”, ma mi ha colpito molto una di queste molecole in particolare, il metil-jasmonato che non conoscevo e di cui sono andato subito a cercare la formula; le piante usano il metil-jasmonato per segnalare alle congeneri o ad altre piante situazioni di sofferenza e di pericolo (per esempio l’attacco di parassiti). Ho scoperto con grandissimo interesse che è un derivato lipidico ciclopentanoico; ma, ho subito pensato, questa molecola di allarme allora è simile, molto simile, alle molecole che usano anche gli animali in condizioni analoghe: le cosiddette prostanglandine, che sono la base della risposta infiammatoria (e la cui produzione cerchiamo di inibire con gli antiinfiammatori come l’aspirina (ne abbiamo parlato varie volte)). Ho voluto verificare se la similitudine fosse stata notata; beh la risposta è si, ma non ci sono poi così tanti lavori in merito.

In particolare ho trovato il lavoro di cui vi riporto l’immagine qui sopra che parla del tema e anche della scoperta di molecole analoghe che si trovano sia nelle piante che negli animali, gli isoprostani, antenati probabilmente sintetizzati originariamente in modo non enzimatico. E questa è una bella ipotesi; perchè significherebbe che sono veramente molecole antiche; l’ipotesi del lavoro di Mueller (Chemistry & Biology 1998, Vol5 No 12 ) è che siano venute fuori prima dalla reazione spontanea fra lipidi e ossigeno; e possano essere dunque segnali dell’evento forse più traumatico per la vita sulla Terra, ossia il passaggio da forme di vita anaerobie a quelle aerobie, avvenuto fra 2 miliardi e 650 milioni di anni fa. Il pericolo da inquinamento per eccellenza che la vita ha passato finora (l’altro siamo noi che crediamo di essere superiori, ma in effetti……siamo una piaga)

L’ossigeno rimane per la vita a base ossigeno una molecola a doppia faccia; da una parte non possiamo farne a meno, dall’altra essa può produrre spontaneamente radicali liberi molto pericolosi, data la natura altamente reattiva dell’ossigeno atmosferico, la sua forma di molecola con ben due elettroni in orbitali di antilegame altamente disponibili, ciascuno dei quali cerca di appaiarsi; questo ci ha costretti a convivere con esso e anzi imparare a gestirlo.

Un esempio fra tutti potrebbe essere la nostra capacità di gestire enzimaticamente lo ione superossido O2(numero di ossidazione -1/2), che si forma spontaneamente, ma la cui sintesi noi perfino catalizziamo tramite un enzima, la NADPH ossidasi in caso di pericolo; e che usiamo, senza colpo ferire, contro i batteri molti dei quali non sono capaci di resistere al suo attacco ossidante (a meno di non possedere la superossido dismutasi). Lo ione superossido (la cui struttura elettronica è qui sotto) è un’arma letale perchè distrugge gli enzimi basati sul ferro e sullo zolfo e riusciamo a tenerlo a bada solo tramite la superossido dismutasi.

https://chemistryonline.guru/molecular-orbital-theory/

Non è l’unico radicale che usiamo sapientemente, ricordiamoci anche NO, usato in laboratorio di cinetica come scavenger dei radicali, considerato molto tossico, ma che noi maschietti umani produciamo (in piccole quantità) ed usiamo per controllare la pressione arteriosa nel luogo deputato, tutte le volte che qualche femmina della nostra specie ci fa impazzire adeguatamente. Incredibile quante cose si scoprano leggendo! Robe da chimico, ma credo interessanti per tutti.

3 pensieri su “Piante, animali e altre storie di chimica.

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