La belle verte

[segue dal post precedente]

Quello di oggi è un argomento che conclude la serie di post sull’epigenetica, cominciate qualche mese fa. Vi ricordate i piccoli e dispettosi RNA presenti in una cellula? Tra questi, la categoria più singolare è quella degli Small Interefering (siRNAs). Queste piccole molecole di RNA a doppia elica (21-25 basi) riescono ad inibire l’espressione di alcuni geni, con effetti sorprendenti e, come vedremo fra un po’, parecchio utili. La scoperta di questi RNA è valsa a Andrew Fire e Craig C. Mello il premio Nobel per la medicina nel 2006. Come per tante scoperte, le piante hanno avuto anche qui un ruolo fondamentale.

In principio furono le petunie. Ricercatori statunitensi e olandesi, che lavoravano nei vivai, volevano petunie con una colorazione più intensa. I metodi del DNA ricombinante erano ormai disponibili, e così produssero piantine con una copia aggiuntiva di un gene responsabile per la colorazione dei petali. Il risultato fu inaspettato: i fiori non presentavano un colore più intenso ma al contrario erano bianchi oppure screziati, con delle zone bianche e altre tipicamente viola/lilla. Non si diede però molto peso a questo risultato.

Secondo la termodinamica, una volta spremuto un tubetto di dentifricio, è praticamente impossibile farcelo ritornare dentro. E fu così che dopo lo scoperchiamento del vaso (di petunie), le scoperte si susseguirono a ritmo sempre più serrato e non fu più possibile tornare indietro. Dopo qualche anno, i virologi vegetali inserivano nelle piante degli RNA virali a doppia elica, al fine di “vaccinarle” contro successivi attacchi virali. Il procedimento funzionava: le piantine divenivano immuni. Non si sospettava però che il meccanismo alla base fosse lo stesso di quello dell’esperimento delle petunie.

Ripetuto l’esperimento in un vermetto (Caenorhabditis elegans, divenuto una specie modello), si riuscì a silenziare alcuni suoi dei geni. Il salto era notevole: il meccanismo funzionava anche negli animali, ed anche molto bene. Fu coniato così il nome di “silenziamento genico” mediato da RNA a doppia elica (o RNA interference, RNAi; interferenza a RNA – qui trovate un utile gruppo di discussione sull’argomento, mentre qui un’intervista); ma il bello doveva ancora arrivare. Vi lascio immaginare le portate della scoperta. Inserendo l’RNA a doppia elica di un gene, si poteva silenziare quel gene, cioè impedire la sua espressione. Questo significava bloccare un gene senza però rimuoverlo; giusto disattivarlo, con un processo chiamato knock-out genico. In questo modo si sarebbe potuto studiare la sua funzione studiando gli effetti dovuti al suo spegnimento. Oppure ancora, silenziare geni potenzialmente pericolosi per le condizioni di un organismo (malattie genetiche, oncogeni, virosi vegetali, ecc.). Da una pianta di petunia ad un premio Nobel ce ne vuole, ma questo è proprio ciò che è avvenuto.

Rimaneva da chiarire però un piccolo particolare: il meccanismo molecolare alla base del tutto. Brevemente, ciò che accade è che l’RNA a doppio filamento inserito (dsRNA) è incorporato in un complesso enzimatico chiamato DICER, tagliato in frammenti a doppia elica più piccoli (gli siRNAs, appunto); questi ultimi, diventati a singola elica, vengono incorporati in un altro complesso chiamato RISC, il quale, come un cane da tartufo, trova l’RNA del gene complementare alla sequenza degli siRNA, degradandolo. In questo modo, l’RNA del gene non può essere tradotto e diventare proteina. In poche parole, il gene è disattivato a livello post-trascrizionale.

Capisco che tutto può sembrare oscuro, ma il buon vecchio Piero Angela, spiega tutto in questo video.

Oppure in questa animazione di computer grafica, che illustra bene il meccanismo della RNA interference.

Le regolazioni a livello epigenetico mediate dai piccoli RNA (quelli che abbiamo incluso nella “RNA family”, le cui applicazioni sono riassunte in questo bellissimo poster) sono solo una piccola parte di ciò che avviene in cellula. Esistono decine di altri meccanismi conosciuti e forse altrettanti, se non di più, ancora ignoti. Dai miei ricordi, emergono la metilazione del DNA, l’acetilazione degli istoni (proteine associate al DNA), l’avvolgimento più o meno stretto della cromatina, la regolazione dei fattori di trascrizione… tutta roba molecolare e dai meccanismi parecchio complicati.

Non voglio diventare prolisso e cito allora giusto due articoli che emergono dalla pila qui sulla mia scrivania, diligentemente contrassegnati con post it di diverso colore. Il primo articolo (Tom Misteli, 2011) illustra che il funzionamento dei nostri geni sarebbe influenzato dalla loro disposizione e dal modo in cui si muovono nello spazio tridimensionale del nucleo cellulare. In parole povere, i cromosomi (le grosse molecole di DNA che contengono i geni) non sarebbero sparsi a caso nel nucleo di una cellula ma ciascuno occuperebbe una posizione specifica. La loro organizzazione potrebbe quindi cambiare quando il comportamento cellulare si modifica, ad esempio nel corso di una malattia. Una posizione periferica di un cromosoma determinerebbe una sua minore distensione e quindi una minore trascrizione dei suoi geni. Spostandosi invece verso il centro del nucleo, il cromosoma diventerebbe attivo e disteso, e sarebbe circondato da fattori di trascrizione e di RNA polimerasi (enzimi che determinano la trascrizione dei suoi geni). In questo stato il gene si troverebbe in una transcription factory, libero di esprimersi al meglio.

Il secondo articolo, di Eric J. Nester (2012), è davvero incredibile. Abbiamo detto che l’epigenetica si situa tra l’ambiente e al DNA: è, per così dire, il modo in cui l’esperienza influenza il codice genetico, senza però modificarlo irreversibilmente. E fin qui ci sembrerebbe tutto logico. Recenti scoperte però riporterebbero in auge la teoria Jean-Baptiste Lamarck, il quale diceva che i tratti acquisiti durante la vita di un organismo (che so: avere muscoli sviluppati o suonare il violino), si potevano trasmettere ai figli. Da tempo, Darwin ci dice che non è così: il DNA dei figli non determina le caratteristiche acquisite perché deriva da quello che i genitori avevano alla nascita, quindi ben prima di acquisire quelle caratteristiche! Inoltre il DNA dei figli subisce ricombinazioni varie, ed è quindi è diverso da quello dei genitori. Sarebbe più logico pensare che un figlio potrebbe (condizionale) diventare un bravo musicista se vivesse in una famiglia dove si ascolta molta musica, acquisendo la dote dall’esperienza dei genitori e non dai lori geni. Eppure… sembra che topolini allevati da madri premurose abbiano modifiche epigenetiche diverse da quelle in topolini allevati da madri ansiose. Queste modifiche si conserverebbero fino all’età adulta e determinerebbero un comportamento simile a quello della madre. Madri premurose determinano quindi figlie premurose, e così via fino alle nipoti. Si tratta pur sempre di modifiche epigenetiche (quindi non del DNA) ma, se ci pensiamo un attimo, stavolta si tratta di modifiche trasmissibili. Lamarck non aveva tutti i torti…

[FINE]

Grazie a loro, ho scritto

Suzanne Clancy (2008) RNA functions. Nature Education 1(1)

Courtney Wilkins et al. (2005) RNA interference is an antiviral defence mechanism in Caenorhabditis elegans. Nature 436, 18 August 2005: 1044-1047.

Gregory J. Hannon (2002) RNA interference. Nature 418, 11 July 2002: 244-251.

Tom Misteli (2011) La vita intima del genoma. Le Scienze 512, aprile 2011: 38-45.

Eric J. Nester (2012) Il codice epigenetico della mente. Le Scienze 522, febbraio 2012: 64-71

Qualche anno fa ho pubblicato questo breve post.

Un’ipotesi scientifica deve sempre verificata da ripeture osservazioni provenienti dalla ricerca empirica e quindi non è sempre facile accettare opinioni che capovolgono il nostro modo di interpretare la natura.
Per esempio, quale potrebbe essere la reazione al fatto che le piante, così come gli animali, posseggono sinapsi, neurotrasmettitori e addirittura un “centro di comando” simile al cervello posto nelle loro radici? In realtà, già Darwin lo aveva ipotizzato nel 1880.
A pensarci bene, le radici sono poste in un luogo “sicuro” con condizioni ambientali stabili (nel terreno) rispetto alla parte aerea della pianta che invece porta gli organi riproduttivi (fiori) e fotosintetici (foglie). Le radici inoltre sono il principale “organo di senso” delle piante, alla continua ricerca di acqua e nutrienti, e sede di produzione di importanti fitoormoni quale l’auxina, poi trasportata con la linfa nel resto della pianta per mezzo dei fasci vascolari, assimilabili così non solo ai vasi sanguigni ma anche ai nervi.
Tralasciando la scienza e passando alle sensazioni, provate a camminare in un bosco in silenzio e poi ditemi se non avete impressione che le piante vi “percepiscano”.
Sembra fantascienza, lo so, ma leggendo due articoli (uno su Tree Physiology e uno su Biologia), le prove a favore di questa teoria sembrano fondate, anche se le indagini sono ancora molto preliminari.

Riporto oggi la traduzione – scusate per gli eventuali errori ma non ho avuto il tempo di controllarla bene – di un bell’articolo pubblicato nel 2007 su Trends in Plant Science (Vol.12 No.4) da numerosi ricercatori che si oppongono a questa nuova branca scientifica, esponendo una serie di fondate ragioni. L’articolo è a mio parere molto bello perché è un esempio di dialettica scientifica ad alti livelli, di un’opposizione ragionata e fondata. Un po’ come nel caso di un evento di speciazione, al momento non saprei dire se la nuova branca scientifica crescerà e diventerà indipendente, ciò che vogliono i suoi sostenitori, oppure se sarà inglobata nella fisiologia e biochimica cellulare, come si augurano gli autori dell’articolo. Sarà il tempo a dirlo.
Come in tutti buoni articoli scientifici, gli autori suggeriscono, ipotizzano, giustificano e difendono le loro scelte, senza mai imporle. L’articolo, probabilmente di difficile lettura per i non “addetti ai lavori”, è comunque da studiare per la sua struttura chiara e concisa.

L’originale è qui. E’ liberamente accessibile, quindi non ci son oproblemi di copyright. Qui è disponibile anche la risposta dei difensori della teoria, pubblicata sulla stesa rivista. La mia traduzione la trovate invece qui sotto.

TRENDS in Plant Science Vol.12 No.4 (2007)

Neurobiologia vegetale: niente cervello, nessun guadagno?

Amedeo Alpi et al.

Gli ultimi tre anni hanno visto la nascita e la diffusione di un’idea provocatoria della biologia vegetale. I suoi sostenitori hanno suggerito che le piante superiori possiedono nervi, sinapsi, l’equivalente di un cervello localizzato da qualche parte nelle radici, e un’intelligenza. L’idea ha attirato un numero di studiosi, si sono già tenuti incontri e convegni in diversi paesi ospitanti per affrontare l’argomento, ed è stata fondata una società internazionale dedicata alla neurobiologia vegetale.
Siamo preoccupati per la logica alla base di questo concetto. Noi sosteniamo che la neurobiologia vegetale non aggiunga nulla alla nostre conoscenze di fisiologia vegetale, biologia cellulare vegetale e trasduzione del segnale nelle piante.

Iniziamo affermando semplicemente che nelle piante non vi è alcuna prova di strutture simili ai neuroni o alle sinapsi cerebrali. Il fatto che il termine “neurone” derivi da una parola greca che descrive una “fibra vegetale” non è un argomento convincente per utilizzare questo termine nel campo della biologia vegetale. Cerchiamo di prendere in considerazione le argomentazioni errate che sono state utilizzate per sostenere il concetto di “neuroni” nelle piante.

In base a questo ragionamento, le cellule che contribuiscono al trasporto dell’auxina sono equiparate alle catene di neuroni, e si sostiene che il trasporto dell’auxina avvenga attraverso un meccanismo concertato mediante vescicole molto simile al trasporto cellulare dei neurotrasmettitori nelle cellule degli animali.
Ci sono due problemi immediati che sorgono da questo ragionamento.

(I) I neurotrasmettitori non vengono trasportati da cellula a cellula su lunghe distanze.

(Ii) La prova che l’auxina viene sequestrata all’interno di vescicole destinate ad essere esocitate è debole.

Questa nozione è difficilmente conciliabile con la distribuzione riconosciuta e la funzione delle famiglie di trasportatori di auxina PIN e AUX, che sono localizzate in differenti domini polari della membrana plasmatica, e seguono un percorso ciclico verso e da compartimenti endosomiali, verso la membrana plasmatica, sotto il controllo dell’auxina. Insieme alla glicoproteina P della sottofamiglia proteine ​​di trasporto ABC dell’auxina, che sembrano agire sinergicamente con le proteine carrier di efflusso PIN, queste attività di trasporto sono sufficienti a spiegare i tassi di trasporto polare dell’auxina che avvengono normalmente nelle piante, senza abbracciare necessariamente l’idea del traffico di auxina mediato da vescicole, anche oltre distanze sub-cellulari.

Un altro blocco fondamentale ostacolo in cui ci si imbatte nello studio della neurobiologia vegetale è il fenomeno comune dei plasmodesmi nelle piante. La loro esistenza pone un problema per la propagazione del segnale da un punto di vista elettrofisiologico – un’ampia segnalazione di tipo elettrico precluderebbe infatti la necessità per qualsiasi cellula di un meccanismo di trasporto da cellula a cellula simile a quello messo in atto dai neurotrasmettitori – portando Eric Brenner et al. a sostenere che “queste connessioni citoplasmatiche hanno un ruolo non definito nell’accoppiamento elettrico tra cellule polarizzate adiacenti”
In effetti, nelle cellule vegetali è presente un gran numero di plasmodesmi che contribuiscono al trasporto polare dell’auxina, ma, negli studi riguardanti gli ormoni, il loro ruolo è stato spesso trascurato. Data l’esistenza di plasmodesmi, non vi è alcuna ragione a priori perché gli ormoni vegetali non debbano essere trasportati attraverso il citoplasma, per via simplastica. Infatti, la presenza di trasportatori per l’ afflusso e l’efflusso di auxina a livello della membrana plasmatica suggerisce che l’auxina sia presente nel citosol. Quindi, o l’auxina è effettivamente esclusa a livello dei plasmodesmi, o non entra nel citosol finché non raggiunge le cellule della zona di estensione, dove viene assorbita e poi rilasciata per esercitare i suoi effetti. Evidentemente, vi sono ancora molte incognite circa il trasporto dell’auxina, e il ruolo (eventuale) dei plasmodesmi in questo processo rimane enigmatico così come lo era quasi 15 anni fa. Si potrebbe evincere che l’auxina venga riassorbita in vescicole mediante endocitosi e si muova mediante traffico vescicolare verso la membrana plasmatica opposta, dove sarebbe rilasciata per esocitosi, e che questo processo sia ripetuto continuamente lungo l’asse di trasporto. Tuttavia, questo modello non deve essere confuso con gli eventi che avvengono nei nervi e nelle sinapsi.

Quindi, siamo ora meglio informati scientificamente su questi aspetti inesplorati, o meglio guidati verso la loro risoluzione, grazie al concetto di neurobiologia vegetale? Le cellule vegetali hanno caratteristiche comuni a tutte le cellule biologiche, compresi i neuroni. Per citarne solo alcune: le cellule delle piante mostrano potenziali d’azione di natura elettrica, le loro membrane contengono canali la cui apertura è voltaggio-dipendente, e vi è evidenza di sostanze simili ai neurotrasmettitori. Allo stesso tempo, in senso più ampio, la trasduzione del segnale e la trasmissione a distanza sono proprietà sia di piante che di animali. Anche a livello molecolare, si applicano gli stessi principi generali, e alcuni importanti parallelismi possono essere riscontrati in entrambi i gruppi. Questo però non implica a priori che a livello cellulare, tissutale e di organo esistano strutture comparabili per la propagazione del segnale. Un’attenta analisi della nostra attuale conoscenza di fisiologia e biologia cellulare vegetale e animale, non fornisce alcuna prova di tali strutture.

Nuovi concetti e ambiti di ricerca si sviluppano dalla sintesi di pensiero creativo e da una prudente analisi scientifica. Il vero successo è misurato dalla capacità di promuovere nuovi approcci sperimentali che si fondano sulle basi degli studi precedenti. Quale beneficio scientifico a lungo termine trarrà la comunità scientifica di biologi vegetali dal concetto di “neurobiologia vegetale”? Noi suggeriamo che, fino a che la neurobiologia vegetale non sarà più fondata su analogie superficiali e discutibili estrapolazioni, questi vantaggi saranno limitati
Riconosciamo l’importanza di un vigoroso e sano dialogo e constatiamo che lo slogan “neurobiologia vegetale” abbia avuto come fine l’avvio di dibattito preliminare che riguarda i meccanismi coinvolti nei meccanismi di trasduzione del segnale nelle piante. Ora invitiamo i sostenitori della neurobiologia vegetale a rivalutare criticamente questo concetto e a costruire fondamenta intellettuali rigorose per questo campo di ricerca.

Può la biologia essere considerata una scienza in tutti i sensi? Può essere definita universale e riproducibile? E’ una scienza di serie B rispetto alla fisica e alla chimica, una loro branca, oppure è una scienza indipendente?

Centinaia di libri hanno cercato di risolvere questi dilemmi, ma secondo me nessuno c’è riuscito meglio del grande biologo evoluzionista Mayr; e solo in una manciata di pagine.

Cliccate qui per leggere l’articolo originale in pdf.

In attesa di finire gli articoli sull’epigenetica (non me ne sono dimenticato ma mi ci vorrebbero più tempo e concentrazione che ora non ho!), pubblico oggi un breve saggio divulgativo sul suolo. Il taglio è volutamente didascalico. Scusatemi per gli eventuali errori, ma sto ancora cercando di “limarlo” un po’. Ricordiamo che il verde, sui cui si incentra questo blog, deriva in fin dei conti dal marrone di un suolo fertile!

“Il suolo è uno dei beni più preziosi dell’umanità. Consente la vita dei vegetali, degli animali, e dell’uomo sulla superficie della Terra” (Carta Europea del Suolo, Consiglio d’Europa, 1972).

Le 3 fertilità del suolo

Secondo criteri della scienza del suolo ,è possibile definire il suolo stesso come “il prodotto della trasformazione di sostanze minerali ed organiche, operata da fattori ambientali attivi per un lungo periodo di tempo sulla superficie della terra, capace di provvedere allo sviluppo delle piante”.

Il suolo è un elemento essenziale degli ecosistemi, costituito da composti inorganici e da una componente organica. Una sua qualsiasi alterazione può ripercuotersi non solo sulla sua capacità produttiva, ma anche sulla qualità dell’acqua e dei prodotti agricoli.

Uno degli elementi fondamentali per il mantenimento dell’equilibrio all’interno di un agro-ecosistema è la fertilità del suolo, un concetto difficile da definire e tuttora dibattuto. Per fertilità di un suolo generalmente s’intende l’insieme delle caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche che rendono il suolo stesso adatto alla coltivazione. Le proprietà chimiche, fisiche e biologiche variano da suolo a suolo ed anche tra i diversi strati (orizzonti) all’interno dello stesso suolo.

La fertilità fisica è correlata alla struttura del terreno, ad esemprio intesa come capacità di costituire aggregati. Strettamente correlata alla struttura vi è la tessitura. Il suolo si suddivide in due frazioni, scheletro (particelle con diametro superiore ai 2 mm) e terra fine. Con la tessitura si determina la composizione della terra fine (classificazione ISSS): sabbia (tra 2 e 0,02 mm), limo (tra 0,02 e 0,002 mm) e argilla (meno di 0,002 mm). In base alla tessitura un suolo può avere differenti comportamenti. Ad esempio un terreno argilloso ha una maggiore capacità di trattenere acqua ed elementi minerali ma può compattarsi, e quindi destrutturarsi, più facilmente, mentre un terreno sabbioso richiede meno consumo energetico per essere lavorato ma possiede una minore capacità di trattenere acqua e sostanze minerali. Un terreno ben strutturato permette di avere una buona porosità tra i vari aggregati e ciò facilita sia lo sviluppo delle radici che la disponibilità di acqua ed ossigeno per i microrganismi.

La fertilità chimica, oltre ad identificare la dotazione in elementi minerali nutritivi, racchiude tutte quelle proprietà chimiche che vanno ad influenzare la reazione (pH), la capacità di scambio cationico (CSC) ed i processi di fissazione degli elementi di un suolo. In base al pH il terreno può essere più adatto per alcune colture piuttosto che per altre; inoltre, il pH può influenzare l’ammissibilità di alcuni elementi. La CSC definisce la capacità di un terreno di assorbire e scambiare elementi minerali con la soluzione circolante; la presenza di argilla e di sostanza organica favorisce la CSC.

Infine la fertilità biologica è dalla presenza di microorganismi e dalle molteplici attività che essi svolgono nel terreno, come ad esempio la decomposizione della sostanza organica e la sua successiva umificazione e mineralizzazione.

I tre fattori componenti la fertilità del suolo (biologico, fisico e chimico) sono fra loro correlati in modo sinergico. Da questa sinergia si può estrarre il quarto elemento che caratterizza la fertilità del terreno: la sostanza organica.

La presenza della sostanza organica nel suolo è di rilevante importanza agronomica: essa è stata di gran lunga oscurata dall’avvento della fertilizzazione minerale. Nei suoli dei Paesi economicamente sviluppati, coltivati secondo criteri “moderni”, si è infatti verificata una marcata diminuzione della sostanza organica, con conseguenze negative sulle caratteristiche fisiche e biologiche dei suoli. Le frazioni della sostanza organica presenti nel terreno normalmente sono costituite da: residui vegetali ed animali, biomassa vivente, sostanze umiche e secrezioni radicali. I residui vegetali ed animali in corso di decomposizione rappresentano circa il 10% della sostanza organica. La biomassa è costituita da microrganismi (microflora e microfauna) che vivono a spese dei residui e rappresentano circa il 5% della sostanza organica. Il livello di sostanze umiche presenti nel terreno (85% della sostanza organica) è la risultante dell’equilibrio che si viene ad instaurare fra la mineralizzazione, che ne induce una diminuzione, ed i processi di umificazione dei residui colturali, che induce invece un aumento delle sostanze umiche. Le secrezioni emesse dalle radici esercitano funzioni importanti per la solubilità degli aggregati del suolo e per la disponibilità degli elementi nutritivi per le piante. L’effetto primario della sostanza organica è relativo al miglioramento delle caratteristiche fisiche più che a quelle chimiche del suolo. La sostanza organica umificata esplica un effetto importante sulla struttura del suolo: essa infatti aumenta la coesione tra le particelle mediante legami di natura chimico-fisica stabilizzandone la struttura e garantendone la porosità (quindi l’abitabilità da parte degli organismi viventi); contemporaneamente ne incrementa la capacità di ritenzione idrica nonché la capacità di scambio cationico.

La riduzione della sostanza organica nei terreni è dovuta principalmente alle moderne tecniche di agricoltura intensiva ed a lavorazioni più frequenti oltreché più profonde. L’apporto di letame, di compost e di residui vegetali sono i metodi attraverso cui è possibile incrementare il contenuto di sostanza organica nei suoli.

Numerose e complesse sono le azioni espletate dalla sostanza organica nel terreno; esse possono essere riassunte come di seguito:

• nutrizione, sia per l’assorbimento diretto di composti organici, sia soprattutto, per la messa in circolo di elementi nutritivi (N, P, K) che possono essere utilizzati dalle piante. Quest’ultimo aspetto assume particolare interesse per l’azoto che, com’è noto, tende ad essere dilavato allorché si trova allo stato nitrico; siccome la mineralizzazione avviene gradualmente, anche l’azoto contenuto nella sostanza organica viene messo a disposizione delle colture in un lungo lasso di tempo.
• stimolo dell’accrescimento radicale e dell’assorbimento degli elementi nutritivi; è questa una prerogativa di alcuni composti intermedi (amminoacidi, nucleotidi, vitamine, antibiotici, auxine, ecc.) ma anche degli acidi umici e fulvici. Alcuni autori attribuiscono a queste proprietà la superiorità produttiva di certi terreni ben dotati di sostanza organica;
• azione positiva sulla microflora e sulla microfauna;
• aumento della CSC, in relazione alla natura colloidale dell’humus;
• riduzione della fissazione di fosforo e potassio nel terreno;
• migliora inoltre le proprietà fisiche del suolo favorendo la formazione di aggregati, aumentando l’instabilità degli stessi, accrescendo la permeabilità nei terreni argillosi.

La presenza di sostanza organica interagisce positivamente con i tre fattori creando quella sinergia che permette di mantenere la fertilità del suolo. È pertanto fondamentale mantenerne un adeguato livello nel suolo.

Il microbiota del suolo

Il suolo ospita una ricca e diversificata comunità biotica, costituita da un numero elevatissimo di specie microbiche, che includono batteri, attinomiceti, funghi e microalghe. I batteri sono gli organismi più numerosi del suolo, infatti un grammo di suolo può contenere fino a miliardi di batteri (Paul & Clark, 1996).
Da studi condotti con metodi tradizionali di coltivazione è emerso che i batteri presenti nel suolo siano principalmente gram-positivi, in particolare varie specie dei generi Clostridium e Bacillus, attinomiceti (Arthrobacter, Brevibacterium, Corynebacterium e Micrococcus) ed il gruppo eterogeneo di organismi raggruppati nel genere Pseudomonas. Altri generi solitamente isolati dal suolo includono gli Acinetobacter, Agrobacterium, Alcaligenes, Caulobacter, Flavobacterium, Hyphomicrobium, Metallogenium, Sarcina, Staphylococcus, Streptococcus e Xanthomonas.
In particolare, i funghi sono, dopo i batteri, gli organismi del suolo numericamente più abbondanti e costituiscono spesso i microrganismi dominanti in termini di biomassa, infatti possono costituire ben il 70-80 % del peso dell’intera biomassa microbica.
I funghi più diffusi nel terreno appartengono ai generi Mucor, Pythium, Fusarium, Trichoderma, Penicillium e Aspergillus. Inoltre, la diversità microbica del suolo è alla base del ruolo fondamentale svolto dai microorganismi per il funzionamento degli ecosistemi terrestri.
Attualmente nella comunità scientifica c’è un particolare interesse per la conservazione della biodiversità e per il suo ruolo nel mantenimento della funzionalità degli agro-ecosistemi. Pertanto, lo studio della comunità microbica del suolo e dei fattori che la regolano non può prescindere dalla valutazione della sua diversità. In studi recenti è emerso che la capacità di ripresa di un agro-ecosistema (chiamata anche “resilienza”) in seguito ad un disturbo dipende anche dal suo grado di biodiversità.

Il ruolo ecologico della diversità tassonomica è dunque quello di assicurare che, in presenza di perturbazioni, vi siano comunque delle specie in grado di svolgere determinate funzioni. Infatti, maggiore è il grado di biodiversità intra- o interspecifica o funzionale di un ecosistema, maggiori saranno la sua tolleranza alle perturbazioni e la sua resilienza, poiché vi saranno più probabilità che vi siano specie in grado di svolgere le stesse funzioni di quelli scomparsi o danneggiati dalle perturbazione stesse. La diversità microbica diminuisce inoltre con la profondità lungo il profilo del suolo, parallelamente alle radici delle piante e alla sostanza organica. Questo diminuizione può essere accentuata a causa di fattori quali le colture utilizzare, i metodi di gestione del suolo, il microclima ed il grado di copertura vegetale.

La comunità microbica presente nel suolo svolge un elevatissimo numero di importantissime funzioni ecologiche e fisiologihe, quali decomposizione e ciclo della sostanza organica, regolazione della disponibilità di nutrienti, fissazione dell’azoto atmosferico, presenza e formazione delle micorrize (che migliorano l’assorbimento dei nutrienti da parte delle radici di molte specie vegetali), produzione di sostanze biologicamente attive in grado di stimolare la crescita delle piante, promozione della qualità chimico-fisica del suolo attraverso sintesi di molecole umiche, regolazione degli scambi gassosi nel suolo, e mantenimento della struttura del suolo attraverso la stabilizzazione degli aggregati.

Importanza di un sistema di gestione sostenibile del suolo

La perdita di qualità del suolo è un processo che interessa in particolar modo le aree interessate da agricoltura intensiva e da un uso indiscriminato di input energetici esterni (fertilizzanti, pesticidi, acqua). Per questo motivo, l’ottimizzazione e l’innovazione delle tecniche agronomiche a basso impatto ambientale, in particolare quelle riguardanti la gestione del suolo, l’irrigazione e la nutrizione minerale, possono consentire di recuperare i normali livelli di fertilità degli agro-ecosistemi, con effetti positivi sia sul suolo che sulla qualità e quantità delle produzioni.
L’importanza della salvaguardia del suolo viene oggi riconosciuta sia a livello internazionale che nell’ambito dell’Unione Europea. Già al summit di Rio de Janeiro (1992) furono adottate una serie di dichiarazioni riguardanti la protezione del suolo. In seguito, la Convenzione delle Nazioni Unite per Combattere la Desertificazione (1994), stabilì la necessità di prevenire e ridurre il degrado del territorio, riabilitare i terreni degradati e quelli affetti da processi di desertificazione. Nel 2001 la Strategia per lo Sviluppo Sostenibile dell’Unione Europea ed il 6° programma comunitario di azione ambientale hanno sancito l’obiettivo di proteggere il suolo dall’erosione e dall’inquinamento evidenziando che il declino della fertilità del suolo è stato causa della riduzione della produttività di molte aree agricole in Europa.

Nelle zone semi-aride mediterranee, la conduzione dei sistemi agronomici mediante tecniche convenzionali e non sostenibili, può determinare la diminuzione dei livelli di sostanza organica, la contaminazione delle acque sotterranee, l’accumulo di elementi minerali nel suolo (in particolare fosforo e azoto), l’alcalinizzazione e salinizzazione del suolo, e squilibri nutrizionali nelle piante. Al contrario, le pratiche di gestione razionali e sostenibili, come ad esempio il minimum o il no-tillage, l’uso di colture di copertura e l’apporto di compost, la pacciamatura delle colture di copertura e dei residui di potatura, l’irrigazione localizzata, e adeguate metodologie di concimazione e potatura, possono avere effetti positivi sulle comunità microbiche telluriche, aumentando biomassa, attività e complessità microbica. A loro volta, i microrganismi del suolo sono in grado di influenzare la fertilità del suolo e la crescita delle piante regolando la disponibilità e il turnover degli elementi nutritivi. Proprio per questo motivo la complessità microbica di un suolo può considerarsi un indice di fertilità piuttosto attendibile.

Grazie a loro, ho scritto

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Zak J.C., Willing M.R., Moorhead D.L., Widman H.G., 1994. Functional diversity of microbial communities: a quantitative approach. Soil Biology & Biochemistry 26: 1101-1108.

Mi rendo conto che in questo periodo sto trascurando un po’ i post naturalistici e quindi sono andato alla ricerca di veccie foto, imbatendomi in questa. In una bella escursione di qualche anno fa sul monte Sparviere, tra Basilicata e Calabria, ci imbattemmo due volte in un albero (foto sopra) che, a prima vista ci era sembrato un sorbo. In realtà si trattava addirittura di un gioiello dei nostri boschi: il frassino maggiore (Fraxinus excelsior L.).

Non mi addentro subito in dettagli botanici e fisiologici, dal momento che nei paesi nordici, prima dell’avvento del solito Cristianesimo – quando gli alberi erano probabilmente più rispettati rispetto ad oggi – il Frassino maggiore veniva adorato come pianta sacra: Odino, il più grande degli dei nordici, creò addirittura il primo uomo sulla terra con il legno di frassino . Era poi convinzione comune che bruciare legna di Frassino allontanasse gli spiriti maligni.

In realtà alcuni spiriti maligni li caccia davvero perché, con le foglie raccolte quando sono appena nate, ancora appiccicose e zuccherine, e successivamente essiccate, si prepara un ottimo tè. In fitoterapia, inoltre, si usano semi foglie, linfa, corteccia dei rami giovani perché contengono glucosidi, zuccheri, resine, acido malico, vitamine C e del gruppo B, e hanno proprietà astringente, diuretiche, lassative, sudorifere, toniche.

In Italia è diffuso al settentrione, è presente nei boschi freschi di forra anche nell’Italia centrale ed è raro in quella meridionale. In Basilicata, il Frassino maggiore è segnalato in poche località (alcune zone del Pollino e Monte Pierfaone) ma, almeno io, non l’ho mai visto là. Sul monte Sparviere, invece, l’ho visto per ben due volte. La prima volta in veste di vera e propria apparizione, dal momento che era ai bordi di un precipizio, immerso nella nebbia autunnale, verdissimo e rigoglioso.

Davvero bello per il portamento e la chioma rada ed elegante. E’ una delle latifoglie più nobili dei nostri boschi. Secondo un detto scandinavo: se la Quercia è il re, il Frassino è l’imperatore. Può essere monoecio (con fiori maschili e femminili separati, oppure con fiori ermafroditi) o monoecio (con fiori maschili o femminili su piante diverse ). Può raggiungere i 40 m di altezza e 1 m di diametro, presenta un rapido accrescimento ed è abbastanza longevo.

Ha un tronco dritto e cilindrico. La corteccia, dapprima liscia e olivastra, successivamente diventa grigio-brunastra e screpolata longitudinalmente. Ha grandi foglie caduche composte imparipennate formate da 9-11 paia di foglioline sessili opposte e minutamente seghettate di colore verde cupo e lucente sulla pagina superiore, più chiare su quella inferiore.

I fiori sono riuniti in pannocchie dense. L’impollinazione è anemofila (mediante il vento), il frutto è una samara monosperma (con un solo seme), lunga 3-4 cm a maturazione, bruno chiaro, obovato- lineare, più o meno arrotondata alla base. Matura a settembre-ottobre e porta un seme che a lungo dormiente a causa di un complesso sistema di inibizione della germinazione.

Il suo legno ad alburno bianco-roseo e durame bruno chiaro con riflessi madreperlacei, è semiduro e di facile lavorazione. Raccoglie in sè molte caratteristiche: morbido eppure solido, mutevole eppur resistente, grazioso eppur forte, lineare, ma rotondo. Si tratta di un legno pregiato, duro, tenace ed elastico, molto ricercato per falegnameria ed ebanisteria (mobili, attrezzi sportivi, come gli sci, mazze da golf, stecche da biliardo, manici di scuri, pioli, zappe, ecc.). Con i polloni si fanno i cerchi da botte e pali per la vite. Da esso si ricava il cosiddetto “ebano grigio” molto ricercato per ebanisteria fine. Viene molto ricercato anche per la fabbricazione di remi, alberi di imbarcazioni e manici di utensili, ed è anche (sprecato!) un buon combustibile.

E’ un albero molto esigente e predilige suoli profondi non compatti, freschi ma anche umidi, da sub-acidi ad alcalini. Tende ad associarsi con l’acero montano, carpino e querce a basse quote, mentre più in alto si associa sia al faggio che all’abete bianco e rosso. E’ un buon bevitore e quindi l’acqua è il suo fattore limitante in quanto ne consuma molta per la sua velocità di crescita e per l’elevata evapotraspirazione: anche piccoli periodi di intensa siccità possono provocare la sua morte; invece sopporta anche per mesi periodi di sommersione delle radici.

E con questo, vado a dormire.

Grazie a loro, ho scritto:

“Latifoglie nobili dei nosti boschi” quaderni di Monti e boschi di G. Bernetti e M. Padula, Edagricole 1984

Fiori e piante del Parco del Pollino. Liliana Bernardo (Ed. Prometeo).

Tree Guide. Owen Johnson & David More. Collins.

“Elementi di fitosociologia” di A. Pirola, CLUEB 1999

http://www.ecomuseovajont.it/laboratorio-telematico/alberi/fraxinus-excelsior-l-frassino-maggiore

http://it.wikipedia.org/wiki/Fraxinus_excelsior

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