La strategia delle piante per evitare i danni della luce eccessiva

 

LA LUCE è il motore della fotosintesi clorofilliana.

Ma quello che consente alle piante di produrre energia (chimica) è anche quello che rischia di danneggiarle.

Perché se la luce è troppa le piante vanno in sofferenza e devono difendersi.

Devono dunque disporre di un meccanismo che le aiuti a dissipare la troppa energia luminosa.

E oggi un team di ricercatori, in parte italiano grazie ai contributi dei ricercatori dell’Università di Pavia e di Verona, mostra come riescono a farlo sulle pagine di Nature Communications.

Le piante possono rispondere ai cambiamenti veloci dell’intensità solare liberandosi dell’eccesso di energia, ma come funziona questo meccanismo fotofisico è stato oggetto di discussione per decenni“, ha spiegato Gabriela Schlau-Cohen del Mit di Boston, a capo dello studio.

Schlau-Cohen e colleghi sono riusciti nell’impresa di capire come le piante si salvano dall’eccesso di luce – e calore – grazie a una tecnica di spettroscopia che ha permesso loro di osservare gli scambi energetici tra i diversi pigmenti delle piante, apprezzando cambiamenti che avvengono su scale di tempo piccolissime, dell’ordine di femtosecondi (ovvero un milionesimo di miliardesimo di secondo) e su diversi livelli di energia.

L’ipotesi, infatti, è che l’eccesso di luce – eccesso di fotoni – passi dalle clorofille ai carotenoidi, che riescono a dissipare l’energia tramite vibrazione ma sono anche capaci di contrastare l’azione dei radicali liberi.

La tecnica sviluppata dai ricercatori avrebbe dovuto permettere di osservare proprio questo cambiamento, ovvero il trasferimento di energia tra i diversi pigmenti.

E così è stato: l’eccesso di energia luminosa viene effettivamente smaltito dalle piante in questo modo, raccontano i ricercatori, come calore.

Per ora si tratta di informazioni acquisite su modelli in laboratorio: non è ancora chiaro come funzioni esattamente all’interno delle piante questo meccanismo di fotoprotezione.

Studiarlo servirebbe non solo a rispondere a mere curiosità botaniche, ma potrebbe permettere, per esempio, di aumentare la produttività delle piante, potenziando la loro capacità di resistenza agli stress luminosi.

Roberto Bassi dell’Università di Verona e parte del gruppo di lavoro, ha appena pubblicato con un team dell’ateneo, anche un altro studio sempre sui meccanismi con cui le piante si difendono dal calore.

Lo studio è uscito sulle pagine di Nature Plants e aggiunge un tassello in più alla comprensione del meccanismo di fotoprotezione delle piante, come ha spiegato: “In pieno sole, tutte le piante assorbono più luce di quanto il loro metabolismo possa utilizzare per la crescita.

Per prevenite la tossicità dell’eccesso di luce, le piante si difendono attivando un ‘interruttore molecolare’, che accelera enormemente la velocità delle reazioni, già di per sé ultrarapide, e trasforma l’energia della luce in calore – racconta il ricercatore – Il meccanismo molecolare è analogo ad un circuito elettrico di sicurezza, in cui il sovraccarico di energia viene disperso evitando danni al sistema.

A differenza di quello di casa nostra, il meccanismo delle piante è reversibile e si spegne appena la luce diventa più bassa e può essere tutta usata per la crescita“.

(Articolo di Anna Lisa Bonfranceschi, pubblicato con  questo titolo il 10 marzo 2020 sul sito online del quotidiano “la Repubblica”)

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