Le piante sono in grado di percepire il tatto e gli scienziati hanno scoperto come reagiscono dopo 60 secondi dal tocco
Bastano una decina di passate con un pennello morbido. In meno di un minuto, dentro una piccola pianta di Arabidopsis thaliana, si attiva una catena di proteine. Se il contatto viene ripetuto nel tempo, questa risposta può arrivare a modificare anche la crescita della pianta.
Un gruppo internazionale guidato dall’Università di Lund ha ricostruito uno dei principali meccanismi con cui le piante rispondono al contatto fisico. Lo studio pubblicato su Nature Communications ha individuato una catena di proteine chiamate MAP chinasi che entra in azione entro circa 60 secondi dal tocco e contribuisce a modificare l’attività di molti geni.
Che vento, pioggia, ferite o un animale che sfiora una foglia potessero provocare una risposta nelle piante era già noto. Da oltre 25 anni si sapeva anche che il contatto attiva alcune MAP chinasi, proteine che trasmettono segnali all’interno delle cellule. Mancava però un passaggio importante: capire meglio come quel primo stimolo viene collegato ai cambiamenti che avvengono subito dopo.
Dieci pennellate e la pianta comincia a rispondere
L’esperimento è molto semplice. I ricercatori hanno utilizzato piantine di Arabidopsis thaliana di 12 giorni e le hanno sfiorate circa dieci volte con un pennello morbido. Per la pianta, però, quelle pennellate sono tutt’altro che irrilevanti. Entro circa un minuto si attivano MPK3 e MPK6, due delle proteine coinvolte nella catena scoperta dai ricercatori. Nello stesso tempo iniziano a cambiare anche molte altre proteine presenti nelle cellule.
Dopo appena un minuto gli studiosi hanno individuato 160 punti delle proteine che avevano già subito una modifica chimica. Dopo tre minuti erano 321 e dopo dieci minuti 380. Considerando tutto il periodo osservato, i cambiamenti hanno interessato 488 punti. Due proteine, chiamate MKK4 e MKK5, sembrano avere un ruolo particolarmente importante. Quando i ricercatori ne hanno alterato il funzionamento, una parte consistente della normale risposta al tocco si è ridotta.
Dopo 22 minuti cambia l’attività di più di duemila geni
La risposta prosegue anche a livello dei geni. Ventidue minuti dopo il passaggio del pennello, nelle piante normali 2.032 geni avevano cambiato la propria attività. Confrontando questi risultati con esperimenti precedenti, il gruppo ha poi individuato 1.168 geni che sembrano fare parte della risposta più immediata delle piante al contatto.
Molti dipendono proprio dalle proteine MKK4 e MKK5. Quando queste non funzionavano normalmente, 905 geni reagivano in modo diverso rispetto alle altre piante. Per 779 di questi l’attivazione risultava più debole. Una quantità di movimento notevole per qualcosa che, guardando il vaso dall’esterno, sembra soltanto una pennellata. Il meccanismo individuato, comunque, non spiega ogni risposta. Restano almeno 215 geni che sembrano reagire attraverso altre strade ancora da identificare.
Se il tocco continua, cambia anche la crescita
I ricercatori hanno poi voluto capire se questa risposta rapidissima avesse conseguenze visibili nel tempo. Per farlo hanno sfiorato alcune piante coltivate nel terreno due volte al giorno per 14 giorni. Dopo due settimane, nelle piante normali la superficie occupata dalle foglie si era ridotta di circa il 38% rispetto alle piante che non erano state toccate.
Nelle piante in cui era stata alterata la prima parte della catena di segnali, la riduzione si è fermata intorno al 20%. In quelle con problemi alle proteine MKK4 e MKK5 è stata di circa il 28%. Il contatto ripetuto ha avuto effetti anche sulla fioritura. Le piante normali toccate ogni giorno hanno iniziato a fiorire circa tre giorni più tardi. In alcune piante modificate il ritardo sembrava minore, ma la differenza non era abbastanza netta da escludere che fosse dovuta al caso.
La capacità delle piante di modificare il proprio sviluppo in risposta a stimoli fisici viene chiamata tigmomorfogenesi. In natura le pennellate vengono sostituite da qualcosa di molto più comune: vento, pioggia, animali, insetti e qualsiasi altro contatto capace di piegare o danneggiare i tessuti.
Manca ancora il primo sensore del tocco
Lo studio ricostruisce quindi una parte importante del meccanismo, ma manca ancora l’inizio della storia. Qualcosa deve percepire per primo la pressione sulla foglia e dare il via alla catena di segnali. I ricercatori ipotizzano che possano essere coinvolte proteine presenti sulla membrana delle cellule o altri sensori capaci di reagire alle sollecitazioni fisiche. Quale sia esattamente questo primo sensore, però, ancora non si sa.
Lo studio ha analizzato anche l’acido jasmonico, un ormone vegetale coinvolto nelle risposte alle ferite e ad altre forme di stress. Nei primi dieci minuti dal tocco, le piante incapaci di produrlo hanno mostrato una risposta delle proteine molto simile a quella delle piante normali. Significa che gran parte dei primissimi segnali osservati segue almeno in parte un percorso diverso.
L’Università di Lund, presentando i risultati, ricorda anche che siamo ancora nel campo della ricerca di base. Gli esperimenti sono stati condotti soprattutto su Arabidopsis e in condizioni controllate. Per capire se queste conoscenze possano essere utilizzate anche in agricoltura serviranno studi specifici sulle colture e direttamente nei campi. Per ora sappiamo qualcosa in più su ciò che accade quando sfioriamo una foglia. Noi quasi non ce ne accorgiamo. La pianta, dopo un minuto, ha già messo in moto centinaia di segnali.
