Scoperto il sensore dell’ossigeno nelle piante: così possono sopravvivere sott’acqua

La rivista scientifica Nature pubblica in anteprima il 23 ottobre 2011 (www.nature.com/nature) l’articolo che svela il meccanismo chiave che può rendere le piante più resistenti alla sommersione. Sono i ricercatori della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, insieme ai colleghi del Max Planck Institute (Germania) e dell’Università di Utrecht (Olanda), a descrivere la loro scoperta. Nella cellula vegetale una particolare proteina, denominata “RAP2.12”, viene costantemente distrutta in presenza di ossigeno, ossia in tutte le normali condizioni di crescita delle piante. Quando invece la disponibilità di ossigeno diminuisce, la proteina “RAP2.12” diviene stabile e attiva una risposta adattativa per la pianta, che riesce a tollerare la mancanza di ossigeno per effetto della sommersione.

I cambiamenti climatici, che sempre più caratterizzano questo millennio, spingono la ricerca scientifica a cercare risposte per consentire di sopportarne l’impatto. Le cronache registrano con crescente frequenza eventi di piovosità estrema, con sommersione di ampie zone di terreno coltivato. Sommersione del terreno che limita o annulla la disponibilità di ossigeno per le piante e ciò ne determina la morte.  Le perdite di produzione agricola sono enormi, mettendo a repentaglio l’economia delle nazioni e, spesso, addirittura la sopravvivenza delle popolazioni residenti a causa della carestia.

“Le proteine sono costituite da catene di aminoacidi e gli aminoacidi presenti nella parte iniziale della proteina sono molto importanti per determinarne la stabilità”, spiega Pierdomenico Perata, coordinatore del gruppo di ricerca alla Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e Coordinatore del Plant Lab dell’Istituto di Scienze della Vita. “Il nostro gruppo ha scoperto che nella proteina ‘RAP2.12’ un amminoacido cisteina è particolarmente destabilizzante in quanto soggetto a ossidazione da parte dell’ossigeno atmosferico, ma se la pianta viene sommersa la conseguente bassa disponibilità di ossigeno protegge la cisteina dall’ossidazione. La proteina ‘RAP2.12’ diviene quindi stabile in assenza di ossigeno - aggiunge Pierdomenico Perata - e svolge un ruolo determinante nell’attivare geni che conferiscono alla pianta la capacità di sopravvivere a lungo anche se sommersa”.

Questa scoperta potrebbe avere un impatto che va oltre la biologia delle piante, come spiega Francesco Licausi, primo autore dell’articolo pubblicato su Nature. “Il meccanismo che abbiamo scoperto - ricorda -  è probabilmente presente nella maggior parte degli organismi viventi, incluso l’uomo. L’ossigeno ricopre infatti un ruolo fondamentale nella fisiologia umana e anche, ad esempio, nel determinare la resistenza dei tumori alla chemioterapia”. Lo studio apre anche nuove prospettive sia in ambito agricolo, per selezionare varietà coltivate che possano essere più tolleranti rispetto agli eventi alluvionali, sia nella ricerca di base, per la comprensione del meccanismo tramite il quale l’ossigeno, oltre a consentirci di respirare, possa modulare innumerevoli aspetti della fisiologia umana.