Arabidopsis cunctator e la guerriglia delle piante

ResearchBlogging.orgAllerta la truppa, attaccheremo all’alba“. Così, come nella scena notturna di un film d’azione, viene quotidianamente diramato il segnale tra i microrganismi fitopatogeni, quelli che vivono a spese delle piante. A quanto pare, l’aggredito non aspetta con le mani in mano il sorgere del sole e prepara barricate, affila spade ed ammassa truppe ben prima del banzai, sincronizzando le sue armi al rintocco dell’orologio biologico. Nella continua lotta tra virus, microbi e piante, queste ultime sembrano infatti aver acquisito anche la capacità di prevenire le mosse dei loro piccoli nemici, che prediligono le prime umide ore del giorno per sferrare gli attacchi alle fortezze vegetali che intendono espugnare. Molte delle tattiche difensive delle piante nei confronti dei microbi sono avviate, attuate e mediate da un insieme di geni chiamati geni R (come Resistenza), che determinano varie cose, tra cui la produzione di metaboliti secondari difensivi e l’innesco di sistemi molto simili a quelli tipici delle città accerchiate: barricate (ostruzione selettiva di vasi, l’ispessimento delle pareti), terra bruciata (sacrificio apoptosico di cellule, ottenuto “suicidando” le cellule infettate tramite l’iperproduzione di sostanze fenoliche e la loro successiva polimerizzazione o amminazione), pece ed olio bollente (accumulo di tossine e sostanze antibatteriche sull’epidermide, come nel caso degli oli essenziali e delle fitoalessine come l’acido salicilico o il resveratrolo), predisposizione di arsenali a rapido intervento (biosintesi di fitoanticipine, ovvero di sostanze di seconda linea rapidamente trasformabili in tossine se al fronte hanno bisogno di rinforzi). Si è ora scoperto che alcuni geni R e quindi parte del sistema immunitario delle piante è ad orologeria e non solo ad innesco come si pensava.

Fino ad ora si riteneva che le tutte le risposte difensive si attivassero solo al momento di un contatto chimico o fisico tra aggressore ed’aggredito, ovvero quando dagli spalti della fortezza appariva il nemico all’orizzonte o si sentiva la prima scala toccare le mura. Alla pianta bastava “sentire” una spora o un’ifa aderire all’epidermide per avviare la guerra. Si usa difatti soprattutto la parola “elicitazione” in quanto il contatto “tirava fuori” dalla pianta molteplici risposte di difesa, tra le quali il suicidio programmato riveste un ruolo molto importante. Invece, almeno in piante modello come Arabidopsis, il sistema si attiva anche grazie ad un orologio interno che anticipa le mosse avversarie e predispone tutto quel che serve poche ore prima dell’attacco mattutino, secondo un vero e proprio ritmo circadiano della battaglia. L’elicitazione successiva, con l’accumulo di tossine nella zona circostante l’infezione sarebbe quindi la manifestazione di un evento predisposto prima e non il semplice scatto di un interruttore o meglio sarebbe una risposta più forte ma successiva.

I vegetali non hanno un vero sistema immunitario, sono privi di sistemi specializzati di risposta attiva e le loro difese sono collettivizzate, ovvero ogni cellula deve essere in grado di dare il suo contributo. Anche sacrificando la propria vita, se necessario. L’insieme delle risposte prende il nome di risposta ipersensibile ed ha proprio nella morte a comando di alcune cellule uno dei suoi cardini. La strategia delle piante attaccate dai microrganismi assomiglia a quella con cui Quinto Fabio Massimo indebolì Annibale al tempo delle seconde guerre puniche: distruggendo in anticipo i campi ed i granai privò l’esercito invasore di risorse fondamentali, fiaccandolo progressivamente fino alla vittoria di Canne. Per le piante la tattica temporeggiatrice è analoga e si basa sul suicidio delle cellule che entrano a contatto con il nemico, che così ha a disposizione meno energie per continuare la sua invasione. Per fare questo tuttavia tutto deve essere pronto in anticipo poichè la risposta deve essere immediata e l’apoptosi istantanea, al fine di togliere ogni vantaggio all’avversario. I granai ed i campi, se vogliamo restare nel solco storico-bellico, devono essere minati in anticipo e per questo tutto nelle cellule a rischio deve essere pronto. Ecco quindi che i geni R regolati dal ritmo circadiano entrano in azione predisponendo tutto poco prima dell’assalto microbico.

L’immagine a lato è tratta dall’articolo di Nature e mostra il diverso esito di piantine in cui i geni “a cronometro” erano attivi (a sinistra) ed individui in cui erano disattivati (a destra). Quando la morte programmata è anticipata al massimo (cellule rosso-rosa) l’attacco è respinto in anticipo rispetto al caso in cui l’apoptosi non è preventivata e viene indotta dal solo contatto fisico (cellule gialle). Che la tattica segua un ritmo circadiano preciso lo conferma la maggiore infezione di piantine appositamente infettate al tramonto o in regimi di illuminazione costante, quando i geni R ad orologeria non si attivano. L’investimento quotidiano di risorse per preventivare l’ipotetica morte di più cellule può sembrare uno spreco, soprattutto se la cellula poi non è attaccata, ma come si nota nella parte sinistra dell’immagine le cellule sacrificate sono molte meno e questo per la pianta che si fa trovare pronta in anticipo è un grosso vantaggio. Estote parati, diceva l’evangelista.

Wang, W., Barnaby, J., Tada, Y., Li, H., Tör, M., Caldelari, D., Lee, D., Fu, X., & Dong, X. (2011). Timing of plant immune responses by a central circadian regulator Nature, 470 (7332), 110-114 DOI: 10.1038/nature09766

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3 pensieri su “Arabidopsis cunctator e la guerriglia delle piante

  1. Mi ricordano le tattiche dei maoisti nepalesi ma anche la tattica dello sbarco di Omaha Beach con i primi soldati di fanteria (purtroppo i più giovani ed inesperti, che mica ci si potevano mandare i guastatori con esperienza…) sacrificati a mo’ di scudo umano. La stessa operazione si chiamava “inviare carne da cannone” nella guerra mondiale predente. Sono le piante che ci insegnano a vivere (e a morire), il livello di dignità della scelta dipende da fattori culturali, sui quali l’individuo propriamente è poco libero. Sono fautore delle teorie naturalistiche della cultura (modello dell'”epidemia” di usi e costumi, per farla breve), tipo Dan Sperber; o se si vuole, agiamo sempre come intelligenzine di una intelligenzona, anche con muri e fili spinati e bunker sotto a Tripoli. Purtroppo e per fortuna, “me è tutti gli altri”.

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