Una pianta “nervosa” e brava a contare

La pianta carnivora venere acchiappamosche controlla la sua trappola per gli insetti con impulsi elettrici simili a quelli dei nervi degli animali; ed è anche capace di regolare la produzione di enzimi digestivi in base alla dimensione della preda, calcolandola in base al numero di stimoli prodotti sui suoi sensibili peli sensoriali.

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Alcune piante hanno trovato il modo di crescere anche su terreni poveri di nutrienti, si limitano ad attirare piccoli animali che poi uccidono e digeriscono per compensare la mancanza. Sono le piante carnivore e in milioni di anni hanno evoluto strategie davvero sorprendenti per catturare le loro prede: soprattutto insetti. Tra di esse una delle più notevoli è la venere acchiappamosche (Dionaea muscipula): la piantina con due grosse foglie di forma lobulare attaccate su un lato, che possono chiudersi per imprigionare gli insetti che si posano su di essa, diventatando per certi versi, nell’immaginario, la carnivora per antonomasia. Pochi conoscono però i particolari adattamenti che ne fanno un caso eccezionale nel mondo vegetale. Con poche altre eccezioni, l’acchiappamosche è una delle poche a manifestare movimenti visibili. Ma ancora più eccezionali sono i meccanismi che innescano questi movimenti, finemente regolati da dei peli sensoriali presenti sulla superficie esposta della trappola. Le cellule della Dionaea sono eccitabili dal punto di vista elettrico, in modo simile a quanto avviene nei nervi degli animali; anche se lo ione che media questi impulsi elettrici è il calcio invece del sodio. Ma un semplice impulso elettrico, generato da un pelo sensoriale, non è sufficiente a far scattare la trappola: una singola stimolazione può essere causata dal vento o da un granello di polvere e non è il caso di mettere in moto, in modo inappropriato, un meccanismo che comporta un grande costo energetico. Per questo motivo le cellule delle foglie mostrano una specie di memoria, solo se un secondo impulso si propaga da un secondo pelo, entro 15-20 secondi dal primo impulso, l’acchiappamosche si chiude sulla preda.

Con una recente ricerca, pubblicata sulla rivista Current Biology, Jennifer Bohm dell’istituto per la fisiologia molecolare e la biofisica delle piante di Wurzburg (Germania), e un gruppo di colleghi sparsi tra centri universitari tedeschi, australiani, spagnoli e sauditi, hanno dimostrato che la situazione è ancora più complessa: Anche se due stimoli elettrici sono sufficienti a far scattare la chiusura delle foglie, l’invertebrato catturato continua ad agitarsi, e a stimolare i peli sensoriali, prima di morire ed essere digerito; l‘acchiappamosche dispone quindi di una sorta di sensore che le permette di valutare le dimensioni della sua cattura. Dal momento che la digestione del piccolo animale deve proseguire con la chiusura ermetica dello spazio fra le due foglie e la secrezione di enzimi digestivi per varie ore dopo lo scattare della trappola, e dal momento che queste operazioni richiedono una spesa di energia, dovrebbe essere vantaggioso limitarsi a fare il minimo indispensabile per digerire la preda.

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I ricercatori hanno dimostrato che la trascrizione degli RNA messaggeri per gli enzimi digestivi richiede più di due stimolazioni elettriche per iniziare e che la quantità di trascritto è direttamente proporzionale al numero di stimolazioni. La trascrizione è a sua volta mediata dal rilascio di un ormone vegetale, chiamato acido jasmonico, rilasciato dalle cellule delle foglie della Dionaea, ma solo dopo ripetute stimolazioni. Trattando la pianta con un inibitore la produzione di enzimi non inizia, indipendentemente da quanto i peli sensoriali siano stimolati.

Uno delle sostanze di cui il suolo su cui cresce la venere è carente è il sodio. L’acchiappamosche ha quindi una fisiologia digestiva ottimizzata per estrarre la maggior quantità possibile di questo elemento dalle sue prede. I tessuti della foglia a diretto contatto con l’insetto iniziano a produrre in seguito allo stimolo elettrico, e al conseguente rilascio dell’ormone, un canale di membrana selettivo per il sodio. Il potenziale di membrana delle cellule assorbenti diventa estremamente sensibile al sodio esterno, ma solo dopo averle trattate con acido jasmonico; le altre cellule invece non mostrano questo comportamento. Quindi, oltre alla digestione è regolato attentamente anche l’assorbimento dei nutrienti che vengono immagazzinati nelle cellule della trappola a scopo di riserva, anche oltre le necessità immediate.

Oltre che una specie di sistema nervoso, la venere acchiappamosche è capace di utilizzarlo anche per una sorta di primitivo ragionamento. Un bel risultato per un essere vivente ritenuto per definizione passivo, come un vegetale.

BIBLIOGRAFIA

Bohm et al.,

The Venus Flytrap Dionaea muscipula Counts Prey-Induced Action Potentials to Induce Sodium Uptake,

Current Biology (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2015.11.057