La belle verte » Senza categoria
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Mag
31
2018
0

Mai soli

Quando faccio lezione e spiego che un essere umano di 70 kg è costituito per 1,5-2,5 kg di batteri (e in minima parte di funghi) che vivono sulla nostra pelle e sulle mucose, di solito gli studenti mi guardano esterrefatti e increduli. Su e in un uomo “medio” vivono difatti circa 40 trilioni di batteri (un trilione equivale a mille miliardi), cioè più del numero di cellule di un organismo umano, che ammonta a circa 30 trilioni. Il rapporto è quindi di 1,3:1 a favore dei batteri.

     Numero di tipi di cellule (in alto) e loro peso (in basso) in un uomo medio (fonte: Nature).

 

Siamo talmente abituati alla visione antropocentrica della vita al punto tale da dimenticarci che la nostra esistenza dipende strettamente da altri organismi. Anche chi è a digiuno di scienza, dopo un po’ di riflessione, realizza che senza piante (produttori primari) non saremmo qui. Il problema però è più radicale: molti organismi vivono infatti dentro di noi ed è grazie a loro che la nostra pelle e le nostre mucose sono difese da microorganismi patogeni o che l’intestino riesce ad assorbire composti semplici “predigeriti” da batteri o che, ancora, vengono prodotte vitamine (B1, B2, B6, B12, K, PP, H, acido pantotenico ed acido folico) e altre sostanze per noi benefiche.

In realtà, biologicamente parlando, non siamo mai soli, ma siamo un “superorganismo” formato dal nostro corpo e dai nostri microorganismi. Questo superorganismo è in realtà un “olobionte” (dal greco “òlos” = tutto), cioè l’insieme di noi stessi, il nostro corpo con organi, tessuti, fluidi biologici e l’enormità di microrganismi simbionti che, con il loro genoma, vivono sopra e dentro di noi. Ricapitolando, un essere umano è un organismo multicellulare derivante da un iniziale zigote più il suo “microbiota”, cioè l’enorme comunità dei suoi microrganismi associati.

Passiamo però alle piante. La “pelle” di una pianta può essere definita come l’insieme della superficie delle foglie (fillosfera), dei frutti (carposfera), dei fiori (antosfera) e di altri tessuti epigei, più la superficie delle radici direttamente a contatto con la rizosfera (dal greco “rhìzo” = radice), la porzione di suolo che circonda le radici delle piante, da cui assorbono i nutrienti essenziali e l’acqua. La rete di microorganismi della rizosfera è molto più complessa e diversa da quella del suolo lontano dalle radici, come succede un po’ per i batteri che vivono sulla mucosa intestinale. Non a caso, già Darwin aveva paragonato le radici al nostro intestino.

 

Le radici delle piante come l’intestino umano?

 

Circa 25 anni fa sarebbe stato impensabile parlare di “endofiti”, cioè di microorganismi che vivono nelle piante (ad esempio nella linfa o nei tessuti parenchimatici), sia perché le piante sono da sempre state poco studiate rispetto all’uomo, sia per mancanza di tecniche di analisi che oggi sono facilmente disponibili. Dall’800 sono state date diverse definizioni di endofita ma i tempi non erano maturi e c’è voluta la fine del ‘900 per cominciare a studiare seriamente questi microorganismi:

  • De Bary (1886) – Funghi parassitici che completamente o in parte nella pianta ospite.
  • Carroll (1988) – Funghi che non causano infezione apparente e che vivono nelle foglie e nei fusti di piante sane.
  • Petrini (1991) – Tutti gli organismi che abitano negli organi di una pianta in alcuni periodi del loro ciclo vitale e che possono colonizzare i tessuti vegetali interni senza causare danno apparente all’ospite.
  • Wilson (1995) – Funghi o batteri che, per tutto il loro ciclo vitale o parte di esso, invadono i tessuti di piante viventi e causano infezioni non apparenti o asintomatiche nei tessuti vegetali senza causare sintomi di malattia.
  • Hallmann et al. (1997) (credo la più completa) – Microorganismi che possono essere isolati da tessuti vegetali precedentemente sterilizzati o estratti dall’interno delle piante, che non danneggiano visivamente la pianta ospite.
  • e molte altre…

 

Oggi si sa, e francamente non mi sorprende, che anche le piante siano olobionti e che ospitano non solo microrganismi simbionti “esterni” (mi vengono in mente, tra i tanti, i batteri azotofissatori e le micorrize) ma anche endofiti veri e propri. Le piante sono associate con comunità microbiche complesse e dinamiche che hanno un ruolo fondamentale per lo stato della pianta. I meccanismi coinvolti nelle interazioni tra pianta e endofiti sono poco studiati e ci si chiede, ad esempio, se piante in buone condizioni abbiano un microbiota diverso da piante malate. L’interesse non è solo scientifico ma anche applicativo, in quanto l’uso di microorganismi in forma di formulati commerciali potrebbe, come avviene per gli alimenti probiotici della nostra dieta, modificare in meglio il microbiota delle piante e avere effetti positivi sulle colture agrarie, sia in termini di quantità che di qualità. Modificare il fitobioma a scopi commerciali potrebbe diventare quindi una delle prossime frontiere delle biotecnologie vegetali.

 

Fonte: Le Scienze.

 

Dal momento che si è scoperto che praticamente ogni pianta ospita endofiti, si parla oggi di endofitismo, cioè un nuovo tipo di interazione diverso ad esempio dalla simbiosi, dalla biotrofia e dal saprotrifismo. L’endofitismo indica precisamente l’interazione di una pianta con un microorganismo che vive al suo interno. Hardoim et al. (Microbiol Mol Biol Rev 2015, 79: 293-320) hanno anche dato un nome all’ambiente in cui vivono gli endofiti: “endosfera”, una sorta di mondo segreto all’interno delle piante. Gli endofiti, al pari dei batteri intestinali umani, provocano infezioni asintomatiche e spesso hanno effetti positivi sulle piante: contrastano i microrganismi patogeni e gli erbivori, mobilitano le sostanze nutritive promuovono il loro assorbimento, aumentano la tolleranza ad ambienti avversi (ad es. siccità e salinità), e sintetizzano sostanze che promuovono la crescita delle piante (sono quindi anche PGPMs, cioè “plant-growth promoting microorganisms”).

 

Da dove arrivano gli endofiti, ad esempio quelli che vivono nella linfa? Ci sono molte ricerche in proposito ma vorrei basarmi su qualcosa che stiamo pubblicando (dita incrociate) in questi giorni. In olivo, ad esempio, gli endofiti provengono per la maggior parte dal suolo e sono in grado di superare la barriera dell’endoderma nella radice per entrare nella linfa grezza, dove risiedono stabilmente. Una piccola parte arriva però anche dalla superficie delle foglie, e arriva alla linfa attraverso gli stomi (Fausto et al., in stampa). La colonizzazione delle piante sembra avvenire quindi quasi completamente dalle radici, come ci si aspetterebbe, considerando che:

 

 

mentre la carica batterica, il numero di specie batteriche e la biodiversità microbica sulla superficie delle foglie (fillosfera) sono in media molto minori (in termini numerici, da un milione a un miliardo di batteri per cm2 di superficie; Xie et al., Appl Environ Microb 2015, 81: 522-553).

 

 

Vie di ingresso dei batteri endofiti in olivo (Mininni et al., presentazione a congresso).

 

A titolo di esempio, i gruppi di endofiti della linfa di olivo, a partire dai phyla fino ad arrivare alle specie, a causa delle condizioni più “sterili” rispetto a foglie e suolo, sono in minor numero. Inoltre, nella linfa prevalgono alcuni gruppi rispetto ad altri, probabilmente a causa delle condizioni più stabili, in quanto la linfa è un ambiente più protetto e confinato se comparato a suolo e foglie.

 

Grafico a bolle dell’abbondanza assoluta in (a) suolo, (b) foglie e (c) linfa grezza a livello di classi batteriche in piante di olivo. L’aumento di specie è rappresentato da bolle più grandi (gentilmente fornito da by Phinch tool, Bik 2014). Si noti come nella linfa ci sia un numero di classi minore, con poche classi predominanti.

 

Un’altra via di ingresso, soprattutto in piante a ciclo breve, è rappresentata dai semi, in quanto questi potrebbero contenere al loro interno gli endofiti della pianta madre (trasmissione verticale). Sembra inoltre che nel seme, alcuni endofiti potrebbero essere coinvolti in funzioni fondamentali, quali la dormienza e la germinazione. L’ingresso via seme è un’opzione studiata anche dalle aziende di biotecnologie vegetali, che aspirano a commercializzare preparati microbici per rivestire i semi con microorganismi potenzialmente utili, alcuni dei quali potrebbero poi risiedere stabilmente nella pianta come endofiti e aumentare la produzione (su mais sono già stati testati, con effetti positivi). Ci sono quindi buone ragioni per usare inoculi microbici come bioprodotti e questo sta già avvenendo in molti paesi. Siamo solo all’inizio.

 

Fonte: Le Scienze.

 

Per finire, cosa può influenzare l’endobioma di una pianta? Di sicuro la specie/varietà vegetale e lo stadio fenologico della pianta. Ma se molti endofiti provengono dal suolo, è la qualità fisica, chimica e microbiologica di un suolo a determinare in modo rilevante la composizione delle comunità endofitiche. Questo è un fattore chiave in agricoltura perché molti suoli fertili e ben gestiti, ricchi di sostanza organica, dove solitamente le comunità microbiche e le loro reti trofiche sono complesse e ad alta diversità, potrebbero contenere microorganismi che promuovono la crescita delle piante (PGPMs) e/o che le difendono dai patogeni (agenti di biocontrollo). Tali microorganismi, soprattutto i batteri, potrebbero diventare endofiti permanenti della linfa o di altri tessuti interni e proteggere le piante da stress abiotici e biotici. Infine, e non è cosa da poco in un contesto climatico cangiante (in peggio), molti suoli fertili sono anche “soppressivi”, cioè supportano piante senza sintomi di malattia, anche in presenza di patogeni virulenti e di piante suscettibile a tali patogeni. In parole povere, a causa dei molteplici microorganismi antagonisti, fungono da antibiotico per le piante. Questo significa che migliorare la gestione di un suolo potrebbe non solo aumentare la sua fertilità microbiologica ma anche, in un certo senso, “vaccinare” le piante nei confronti dei patogeni inevitabilmente presenti.

 

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Apr
30
2018
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Breve storia (con morale) di un cereale

 

Oggi che il fabbisogno alimentare della popolazione mondiale è soddisfatto da poche colture (mais, frumento e riso forniscono il 60% delle calorie), ci sembra normale e fisiologico eliminare le erbe infestanti perché sottraggono risorse alle specie coltivate. Il consumo di pesticidi è altissimo e l’agricoltura intensiva è la regola in molte aree agricole, dove la semplificazione degli agroecosistemi e la conseguente perdita di biodiversità, insieme alle loro nefaste conseguenze sulla qualità dei suoli e sulla sicurezza degli alimenti, sono ormai ai massimi livelli sostenibili.

L’aumento della popolazione mondiale, non accompagnato da un’adeguata distribuzione della ricchezza, ha finito per concentrare i proventi dell’agricoltura nelle mani di poche persone, che naturalmente hanno tutto l’interesse a mantenere il potere decisionale sulle politiche agricole. In un tale scenario, non è difficile capire che le povere erbe infestanti, erbacce, malerbe – come le vogliamo chiamare – non possono aver posto e sono considerate ancora più dannose di quanto non siano in realtà. In questo tipo di agroecosistemi, gli intrusi non sono assolutamente tollerati. In fin dei conti, l’intolleranza in agricoltura si riflette anche nella crescente intolleranza nella società di oggi, di natura non solo etnica, religiosa o sessuale, ma riguardante anche bambini, anziani e persone diversamente abili, considerati al di fuori del processo capitalistico basato sulla produzione e sul profitto, e quindi da sottovalutare e svalorizzare. Siamo arrivati non solo a usare milioni di tonnellate di pesticidi ogni anno – l’Italia è uno dei principali utilizzatori – ma persino a creare piante transgeniche resistenti ai pesticidi al fine di utilizzarne ancora di più senza compromettere la coltura principale, senza pensare agli effetti – spesso cronici e a lungo termine – del loro utilizzo indiscriminato.

Eppure, le erbe infestanti hanno fatto la storia dell’agricoltura, dell’alimentazione e della società. Ce ne sono tanti esempi; citerò solo quello della segale (Secale cereale).

La segale è una graminacea, uno dei cereali classici dell’antichità. Veniva coltivata già 3000-2000 anni fa (dall’età del bronzo) nei campi di frumento e di orzo dell’Asia minore, dove cresceva inizialmente come erbaccia. Per quei popoli, la segale era quindi un’intrusa e per giunta molto simile al frumento e all’orzo, per cui era praticamente impossibile eradicarla. L’unico modo per evitare la sua crescita era eliminarla a mano, ma questo era un compito estremamente impegnativo e faticoso. La raccolta del frumento avveniva a sfalcio e la falce, si sa, non distingue nulla, figuriamoci le spighe di specie diverse. Ecco allora che i semi della segale finivano inavvertitamente tra quelli del grano: un po’ diventavano farina, altri venivano usati come sementi per l’anno successivo.

Dall’Asia minore, la segale, veicolata dall’invasivo “homo agricolus”, si spostò sempre più verso nord, est e ovest, fino ad arrivare a posti con climi più freddi. Sulle Dolomiti, fin dal IX secolo a.C. era presente sotto forma di erba infestante. Nel IV secolo a.C., in Europa centro-settentrionale, era ormai diffusamente coltivata per usi alimentari da Celti e Germani, i quali ne usavano anche gli steli per proteggere i tetti delle case e come foraggio per gli animali. I Romani non la gradivano molto per via del suo sapore deciso ma, in realtà, la ragione principale della mancanza della segale dalle loro abitudini alimentari era dovuta al fatto che la segale cresceva meglio in climi freddi e non richiedeva molte cure, e quindi era più adatta all’agricoltura più “primitiva” della fredda Europa del nord, dove difatti trovava “terreno fertile”. C’è però qualche eccezione: scavi archeologici presso Trento rinvennero resti di segale databili tra il II e l’inizio del VI secolo d.C. e altri rinvenimenti presso Cuneo (III-VI secolo d.C.) e Pavia (II sec. d.C.) documentano i primi raccolti di segale in Italia settentrionale. Passando a tempi moderni, dall’Ottocento, la predominanza della segale sul frumento in pianura viene meno, mentre continuò nelle aride e fredde terre montuose. Infine, nel XX secolo, si assiste alla scomparsa quasi totale della segale anche nei territori montani, che divennero prevalentemente prati stabili con colture foraggere. Alla diminuzione della superficie coltivata a segale contribuirono anche le guerre mondiali, l’industrializzazione e le coltivazioni meccanizzate tipiche dei terreni coltivati in pianura, tutti fattori che decretarono lo spopolamento delle montagne.

Ancora oggi, il pane di segale, dalla caratteristica pasta scura, dura e aromatica, povera di glutine, è diffuso in Europa centrale e orientale. Questo pane contiene delle sostanze viscose chiamate pentosani, ad effetto anticancerogeno. Queste molecole sono dei polisaccaridi composti da monosaccaridi pentosi (xilani), che l’uomo non è in grado di digerire e, insieme all’amido, attraggono molecole di acqua per osmosi, rendendo la consistenza della pasta gelatinosa e viscosa (sono anche in parte responsabili dell’umidità di alcuni tipi di pane di segale a semi interi). La farina di segale comprende inoltre anche contenuti relativamente alti di lisina (0.6 g/100 g), un aminoacido essenziale ad azione anti-arteriosclerotica per via dell’azione benefica che esercita sull’elasticità dei vasi. Il potere energetico del pane di segale è minore di quello del pane di frumento per l’alto contenuto di fibre, le quali aumentano il senso di sazietà, favoriscono la peristalsi intestinale, diminuiscono l’assorbimento intestinale di zucchero, e quindi l’indice glicemico, e favoriscono la microflora intestinale. La segale, in chicchi e in farina, è alla base di molti piatti tipici dei climi freddi europei, dove costituisce un potente “rimedio” alle diete ricche di grassi animali di quei posti.

La segale è un cereale “sfuggito al sistema” e che, ancora oggi lo combatte dall’interno. È talmente poco esigente che nei campi sperimentali dell’Università Martin Lutero di Halle, in Germania, si coltiva ormai ininterrottamente da 120 anni segale senza uso di concime. In quei campi, ogni anno si produce circa una tonnellata e mezza di segale per ettaro, la metà del raccolto che potrebbe raggiungere concimando convenzionalmente. La segale è un intruso indesiderato, un bullone che ha fatto saltare la catena di montaggio agricola. È sfuggita al suo areale di origine per la sua forte somiglianza con grano e orzo, ha trovato condizioni ottimali di crescita in altri posti, ha trovato un posto – seppur di nicchia – nell’agricoltura mondiale partendo da semplice infestante.

Mi chiedo quante altre piante simili vengano sacrificate sull’altare del progresso agronomico prima che ci rendiamo conto dei loro potenziali benefici. Mi chiedo se tali concetti possano essere estesi anche all’uomo.

 

 

P.S. Una sostanza estratta dal fungo Claviceps purpurea, parassita della segale, ha ispirato molti dischi che hanno segnato la storia della musica. “Lucy in the sky with diamonds” vi suggerisce qualcosa?

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Mar
28
2018
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La fioraia olandese

Una fioraia olandese deve piantare in una serra bulbi di tulipani contenuti in un sacchetto. Il numero dei bulbi è compreso tra 300 e 400. Il fiorista scava fossetti nel terreno e in ognuno di essi mette 6 bulbi. Gli restano 5 bulbi per l’ultimo fossetto. Prova a metterne 7 e poi 8. in entrambi i casi gli avanzano sempre 5 bulbi per l’ultimo fosso. Quanti sono esattamente i bulbi?

A) 341

B) 360

C) 320

D) 350

E) 336

 

Lascio a voi la soluzione. Il numero di bulbi del quesito – che gira anche su internet e su whatsapp – sembra piuttosto elevato ma, effettivamente, all’aeroporto di Amsterdam sono decine in negozietti di piante ornamentali che vendono sacchetti dei più svariati bulbi. Io ho optato per un sacchetto da 100; il prezzo era buono La precisione e efficienza olandese si è manifestata fin dall’acquisto, quando la fioraia in abiti tipici mi ha interrogato sulla latitudine del posto dove avrei piantato i bulbi, sulla durata del rispettivo inverno, sulle ore di luce e di freddo, sulla disponibilità di un frigo per invernarli, ecc. Per finire, mi ha dato un foglietto dettagliato con le istruzioni per piantarli, che ho perso subito dopo. Piantata in asso lei, un po’ per la stanchezza, un po’ per mediterraneo fatalismo, ho messo i bulbi in valigia e non ci ho pensato più. Visti i presupposti – riflettevo – da me non sarebbe germogliato niente. Eliminando l’opzione frigo, ho optato per il balcone all’aria aperta invernale e, dopo qualche settimana, a fine febbraio, ho piantato i bulbi, alcuni dei quali già cominciavano pericolosamente a germogliare.

Ora, in questo articolo, non intendo fare una lectio magistralis sulle piante bulbose per questo post primaverile, volutamente rilassante. Voglio però giusto ricordare (ricordarmi) che è un bulbo non è una radice o un seme, ma un germoglio sotterraneo di forma per lo più ovata, assai raccorciato, circondato da foglie carnose ispessite con funzione di riserva. Sono bulbi le parti eduli dell’aglio e della cipolla, ad esempio, le cui parti epigee portano bellissimi fiori, come potete vedere in basso (aglio selvatico; tutte le foto seguenti sono mie).

 

 

Se passeggiate in campagna in questo periodo, ogni tanto avvertirete nell’aria anche qualche zaffata di aglio proveniente appunto da queste piante selvatiche. Le sostanze presenti nelle foglie contengono zolfo (solfossidi) e, in seguito a danno meccanico, si trasformano in sostanze più semplici e volatili (tiosolfati), ad azione repellente per gli erbivori e antimicrobica. Sostanze simili si trovano anche nelle cipolle e in specie affini, molte delle quali commestibili.

 

(fonte: http://www.compoundchem.com/wp-content/uploads/2016/04/The-Chemistry-of-Wild-Garlic.png)

 

In buona compagnia dell’aglio vi riporto in basso due specie caratteristiche delle Murge. La prima è l’asfodelo, con la sua spiga di fiori bianchi a sei tepali bianchi con un’elegante striscia scura al centro. Le sue foglie venivano usate anche per la produzione di formaggi o per coprirli. Difatti:

 

“… e alla sella legò la bisaccia di lana grigia,

entro la quale stavan le forme di legno col

cacio fresco coperto di foglie d’asfodelo,

e la ricotta e il recipiente del latte…”

(Grazie Deledda; “Il vecchio servo”)

 

 

La seconda, che sembra un candelabro, è l’infiorescenza di Muscari comosum, il comune lampascione (o cipolla canina), tanto apprezzato nella cucina pugliese. Il bravo cercatore di lampascioni individua i fiori viola e scava fino a 20-30 cm alla ricerca del bulbo commestibile.

 

 

Tutte le specie che ho elencato fino ad ora appartengono all’ordine Liliales, dalle caratteristiche foglie carnose, lineari e lanceolate, e fiori a 6 tepali, disposti in due verticilli (3 + 3). Sono piante bulbose o rizomatose, con organi sotterranei commestibili, la maggior parte delle quali sono erbacee.

Tornando al sacchetto di bulbi olandesi, questi sono i risultati ottenuti finora con i Muscari coltivati, con infiorescenze che vanno dall’azzurro all’indaco.

 

 

Oltre a questi, sono spuntati narcisi e giacinti. I primi hanno dei fiori bellissimi con una paracorolla centrale che va dal giallo al rosso, al cui interno ci sono gli stami e il pistillo. Alcune specie selvatiche sono molto profumate (il nome deriva dal greco ναρκάω, narkào, stordisco). A testimonianza della sua bellezza, il nome scientifico del narciso selvatico è Narcissus poëticus L., o comunemente anche Fior di maggio (Concato?). Il giacinto, invece, appartiene alla famiglia delle Asparagales, imparentata alle Liliales. Nella foto in basso c’è un giacinto olandese, una serie di ibridi ornamentali derivati dal Hyacinthus orientalis, a fiori grandi riuniti fittamente in un’infiorescenza.

 

 

Qui in basso è comparso in vaso un croco bianco. Il nome del genere (Crocus) deriva dal greco kròkos, che significa “filo di tessuto”, e si riferisce ai lunghi stigmi ben visibili nella specie più conosciuta (e coltivata) di questo genere (Crocus sativus), cioè lo zafferano, la cui spezia contiene circa 150 sostanze aromatiche volatili, di cui la più importante è il safranale, un’aldeide terpenica.

 

 

Safranale

 

Nella busta di bulbi olandesi non potevano mancare i tulipani, originari del centro Asia, poi arrivati nel XVI secolo in Turchia dall’Afghanistan (Il nome deriva infatti dal turco “tullband”, copricapo, turbante). Nei Paesi Bassi giunsero nel 1554 dall’ambasciatore olandese in Turchia, ma la loro coltivazione iniziò nel 1593. Qui divennero una merce di lusso e il loro prezzo aumentò esponenzialmente (bolla dei tulipani – la prima bolla speculativa documentata nella storia del capitalismo) fino al 3 febbraio 1637, giorno in cui avvenne il definitivo crollo dei prezzi. Centinaia di olandesi, inclusi uomini di affari, dignitari, commercianti e persone comuni, caddero in rovina finanziaria quando si ritrovarono a detenere contratti per comprare tulipani a prezzi dieci volte maggiori di quelli di un mercato ormai crollato, o si trovarono a possedere bulbi che valevano un decimo di quanto li avevano pagati senza però avere più i soldi per mangiare. Gran brutta storia.

 

A proposito: alla fine, quanti erano esattamente i bulbi della fioraia olandese?

 

 

 

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