Mimosa, senza pretese, ma soprattutto veloce

Bastano pochi secondi per le umili foglie di mimosa (mimosa pudica) Per chiudersi al minimo tocco e ancora di più quando un insetto li morde. Un primato nel mondo vegetale, che si trova solo in alcune piante carnivore. Per questi ultimi l’obiettivo è chiaro: catturare gli insetti per soddisfare il loro fabbisogno di azoto e fosforo. Questo non è il caso dell’umile mimosa. quindi perché? Sono in corso diverse ipotesi: passare inosservati, sorprendere gli insetti o addirittura esporre maggiormente le loro spine. Takuma Hagihara della Saitama University in Giappone e colleghi hanno dimostrato che questo è un efficace metodo di difesa contro gli attacchi di insetti erbivori. E prima di spiegare le molle di questa strategia, dettagliano, in particolare grazie ai video, la sequenza dei fenomeni a livello cellulare e molecolare.

È noto che le piante utilizzano segnali elettrici su lunghe distanze per trasmettere informazioni. “Questa modalità di comunicazione è paragonabile in più di un modo agli animali”, precisa François Poteau, della Città Universitaria di Parigi.Le piante non hanno certamente né neuroni né nervi, ma al di là di queste differenze strutturali, ci sono somiglianze molto forti in termini di molecole e proteine ​​coinvolte, a cominciare dagli ioni calcio (Ca²⁺). Attori noti nella diffusione delle informazioni per i vari processi della pianta, qui mettono in moto una catena di eventi meccanici che portano alla piegatura delle foglioline, quelle divisioni iniziali che insieme compongono la foglia.

Per la prima volta, i ricercatori hanno mostrato, mediante imaging di mimosa fluorescente transgenica, questa riproduzione del calcio²⁺ A partire dalla zona lesa o infetta, che raggiunge la nervatura fogliare e poi accelera dalla sua nervatura centrale alla nervatura fogliare principale.

A questo punto arrivano gli ioni cuscini (o cuscinetti fogliari), questi piccoli rigonfiamenti alla base di ogni fogliolina, i veri organi motori del processo. Il meccanismo è noto da tempo: gli ioni calcio entrano nelle cellule cuscini Attraverso i canali del calcio, la regolazione della concentrazione di calcio intracellulare. Questo fa fuoriuscire l’acqua: queste cellule si “restringono” e perdono così ogni rigidità. Le foglioline poi si ritraggono bruscamente, a coppie.

Takuma Hagihara e colleghi sono andati oltre: hanno evidenziato il ruolo di questo comportamento scoraggiandolo in due modi. Hanno utilizzato da un lato un approccio farmacologico (bloccando i canali del calcio) e dall’altro un approccio genetico (creando modeste mimose prive di cuscini utilizzando lo strumento di modifica genetica CRISPR-Cas9). Il risultato: queste piante immobili sono più sensibili alle cavallette. Perdono circa il doppio del peso di una pianta selvatica. Il movimento della foglia tende a spaventare l’insetto su cui si è posata. Adesso è chiaro, Mimosa casta Proteggendosi così dagli attacchi degli insetti erbivori.

Grazie agli elettrodi posizionati sulle foglie, il team ha anche registrato contemporaneamente la diffusione del calcio e il segnale elettrico noto per essere anch’esso essenziale nel processo: quando una foglia è ferita, i due segnali si accoppiano, muovendosi alla stessa velocità.

Ma i meccanismi alla base sia dei cambiamenti nelle concentrazioni di calcio che dei segnali elettrici rimangono oscuri. Così come i motivi per cui questa difesa basata sul movimento, molto più veloce di quelle basate sugli ormoni, sembra essere unica nel mondo vegetale. “Questi sono i segreti dell’evoluzione”, conclude François Poteau.