Evoluzione eccitante

Il mio professore di scienze del liceo era un tipo da didattica estrema: inculcare un minimo sindacale di chimica e biologia in studenti svogliati ed oppressi da greco e latino, in due sole ore settimanali. Uno dei suoi stratagemmi più riusciti fu quello degli “esempi di evoluzione”, chiosa finale di ogni interrogazione in cui lo studente era tenuto a presentare e motivare in termini evolutivi un caso di adattamento vincente posto in atto da una qualunque specie vivente. Questo piccolo Certamen Darwinianum, oltre a dare la stura ad un florido commercio sotterraneo di esempi da presentare, ha permesso di portare alla luce gli stratagemmi del cocomero asinino nella dispersione dei semi, il rapporto tra Biston betularia e la fuliggine della Rivoluzione Industriale, gli adattamenti evolutivi delle Cactacee ai climi torridi, di spiegare perchè la corteccia fresca delle Rhamnaceae è emetica via discorrendo. E soprattutto ha ottenuto il suo sporco effetto: inculcare in noi testoni i principi base dell’evoluzione.

tuka.jpgAll’epoca Internet era ancora una chimera (Tim Berners-Lee avrebbe definito il protocollo HTTP qualche anno dopo) ed il recupero di possibili esempi da sottoporre al vaglio critico del professore era totalmente affidato alla consultazione di testi di etologia, botanica e biologia reperiti nei modi più strani. Oltre che alla creatività ed alla capacità d’osservazione individuale, naturalmente. Per questi motivi non trovai (anche perchè non era disponibile in questa forma dettagliata e precisa – scarica il pdf) nulla sull’educazione evolutiva del Tucano da parte del Guaranà attraverso la precisa compartimentazione di alcuni metaboliti secondari colorati, nutritivi o bioattivi. Che il seme di guaranà contenga grandi quantità di caffeina è rinomato, lo sanno anche gli eterni stanchi e gli adepti di afterhours e notti brave, ma la sua localizzazione specifica nel seme e non in altre parti del frutto ha avuto una spiegazione precisa solo nel 1995.

guarana.jpgIl frutto di Paullinia cupana (ed in realtà di tutto il genere Paullinia) è infatti l’epitome dell’ingegno evolutivo, funzionale come un coltellino svizzero ed inventivo come uno dei gingilli che Q passava a 007 prima delle missioni più difficili. Botanicamente è una capsula contenente un solo seme avvolto in un arillo. Struttura, cromatismi e contenuto in metaboliti secondari rispondono a precise esigenze di dispersione del seme, grazie all’aiuto inconsapevole ma ricompensato di uccelli amazzonici frugivori tra cui i tucani. I volatili sono infatti attratti visivamente dalla combinazione cromatica del rosso della capsula, del bianco della lanuggine interna e dal nero del seme, che formano il caratteristico “occhio” a loro ben visibile e riconoscibile nel verde delle fronde, per cui calano sulla liana e ne mangiano i frutti con voluttà. In realtà non mangiano tutto il frutto, ma si cibano preferenzialmente dell’arillo bianco e sputano, spesso lontano dalla pianta in cui hanno banchettato, i semi. Questo avviene perchè l’arillo fibroso è ricco di zuccheri e totalmente privo di caffeina, mentre il seme contiene una quantità di caffeina tale da stordire (ma non uccidere: l’individuo educato è evolutivamente più utile al Guaranà di quello morto) i tucani, che imparano rapidamente a non spezzare il seme durante il pasto ed a rigurgitarlo appena inizia la digestione, diverse decine di minuti dopo averlo ingerito. Questo è possibile perchè la parte esterna del seme è abbastanza resistente ai succhi gastrici del tucano da non rilasciare caffeina se non dopo circa un’ora, tempo sufficiente invece alla degradazione di glucosio e fruttosio presenti nell’arillo.

Il risultato di un metabolismo che accumula principi attivi selettivamente nei diversi tessuti della pianta e del concordato biochimico tra guaranà e tucani garantisce la dispersione del seme nella foresta, lontano dalla pianta madre, ed offre un bel pò di calorie all’educato frugivoro in cambio del suo lavoro di vettore. Un vero meccanismo biochimico ad orologeria, sviluppatosi grazie al reciproco vantaggio che gli individui dotati della capacità di biosintesi selettiva da un lato e dell’abilità nell’apprendere a nutrirsi dall’altro hanno acquisito nel tempo rispetto ai propri simili meno evoluti. Il tutto, peraltro, spiega in maniera esemplare uno dei motivi per cui non tutte le parti di una pianta medicinale hanno lo stesso contenuto in principi attivi.

Io dico che con un esempio così un bell’otto non me lo avrebbe tolto nessuno.

———————————————-

Guaraná (Paullinia cupana) rewards seed dispersers without intoxicating them by caffeine
Thomas W. Baumann, Brigitte H. Schulthess and Karin Hänni
Phytochemistry 1995 39: 1063-1070
(Scarica il pdf)

The fruit of the Amazonian guaraná liana (Paullinia cupana) looks like a human eye, and undoubtedly shows the ‘bird dispersal syndrome’. The seeds were reported to be ingested by large birds such as toucans and guans. We determined the purine alkaloid content of the various fruit and seed parts. The two aspects of defence and dispersal are reflected in the differential seed alkaloid distribution: the seed kernel (embryo with bulky cotyledons) and the seed coat (testa) accumulate much caffeine, i.e. 4.28 and 1.64%, respectively, whereas the ‘white of the eye’, the aril, is virtually alkaloid-free, but contains glucose, fructose and sucrose up to almost 70% of aril dry weight. Furthermore, the aril is strongly hygroscopic and it is suggested that it extends germination power by preventing seed desiccation. Experiments simulating pH and temperature conditions in the avian stomachs showed rapid desintegration of the aril and no caffeine release by the intact seed at pH 4.5 (crop) during the first 30 min of ‘digestion’. Only a tiny fraction (between 0.025 and 0.07%) of total seed caffeine left the intact seed after 60 min at pH 4.5 or during the incubation at pH 2.3 (gizzard), indicating the presence of a very powerful diffusion barrier in the seed coat which at least theoretically should prevent intoxication of the dispersing bird even after an assumed foraging bout of 50 seeds. The cracked seed, however, releases a considerable fraction of its caffeine, considered harmful to destructive birds, if a few seeds were processed in this way. Absence of caffeine in the aril could well be the result of a ‘secondary’ degradation during maturation, analogous to hypoglycin A in the aril of the closely related sapindaceous Blighia sapida.

Lascia un commento

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...