Cinquantamila.it La storia raccontata da Giorgio Dell'Arti

Volteggiano, si scontrano, cadono a terra, scricchiolano, si rompono: sono le foglie che in autunno si staccano dagli alberi e vanno a morire su prati, selciati e marciapiedi. Ma prima di farlo si colorano di rosso, giallo e arancione, offrendoci uno degli spettacoli più suggestivi della natura. Un recente studio pubblicato su ”Nature” dimostra che, prima di staccarsi dalla pianta, le foglie più anziane tramandano alle più giovani la loro esperienza del mondo. Una sorta di testamento nel linguaggio della chimica vegetale che permetterà alle eredi della primavera successiva di nascere già adattate all’ambiente che le attende. E pare che funzioni: all’aprirsi della bella stagione i virgulti spuntano con un numero di pori per la traspirazione perfettamente adatto all’ambiente in cui si trovano, come se ne conoscessero in anticipo la luminosità o le concentrazioni di anidride carbonica e ossigeno. La scoperta è il frutto di un esperimento di un gruppo di ricercatori inglesi della Sheffield University, che si chiedevano come facessero le foglie a nascere già pronte all’uso. Presto detto: isolando foglie vecchie e giovani sulla pianta di Arabidopsis thaliana, la specie più usata in laboratorio, e sottoponendole a diverse concentrazioni di anidride carbonica, si è visto che quelle giovani sviluppano comunque un numero di pori adeguato all’ambiente delle più vecchie. «Sarebbe interessante capire come avviene questa comunicazione» ha precisato Janice A. Lake, responsabile della ricerca. «Sappiamo che si tratta di un dispositivo biochimico, ma il suo funzionamento rimane ancora un mistero». Ricerca fine a se stessa? Non proprio: una volta svelato l’arcano, si potrebbe pensare a interessanti applicazioni. Si potrebbe per esempio manipolare la pianta per farle assorbire più anidride carbonica, creando dei filtri in grado di ripulire l’aria inquinata del nostro pianeta. Il che vuol dire aumentare sempre di più le potenzialità già enormi delle foglie. Lamine verdi sottili fino a un trentamillesimo di metro e composte da ben sette miliardi di cellule, le foglie non sono solo un ornamento ma un vero e proprio laboratorio chimico della natura alimentato a energia solare: dall’aria prelevano l’anidride carbonica che con la fotosintesi trasformeranno in zuccheri, la fonte d’energia che mantiene in vita tutta la pianta. Ovviamente per ottenere il più alto rendimento fotosintetico diventano fondamentali forma e superficie esposta. «Se paragoniamo una foglia a un pannello solare» spiega il professor Donato Chiatante, presidente della Società Botanica Italiana, «quanto più ampia sarà la superficie del pannello tanta più luce sarà catturata». Ma come fa una foglia ad aumentare la sua superficie senza raggiungere dimensioni talmente grandi che non le consentirebbero di stare appesa all’albero? Lo fa grazie a uno stratagemma messo a punto nel corso di un’evoluzione che dura da 400 milioni di anni. Subito sotto l’epidermide di rivestimento, una sorta di vera e propria pelle della foglia, c’è uno strato di cellule vicinissime le une alle altre con un orientamento a palizzata, come le setole di uno spazzolino da denti disposte perpendicolarmente rispetto al manico. In questo modo un numero elevatissimo di cellule in grado di fare la fotosintesi è pressato in uno spazio ristretto e la foglia cattura più luce solare possibile. Risultato? Una foglia di medie dimensioni, per esempio quella del mais, aumenta la sua superficie operativa da 50 centimetri quadrati a ben 18 metri quadrati! Ma la forma della foglia dipende anche dalle condizioni di luce e di umidità dell’ambiente che le circonda. «La foglia sarà più estesa dove l’intensità luminosa è più scarsa» continua il professor Chiatante. «In un bosco fitto, per esempio, gli alberi più grandi hanno foglie più piccole perché riescono a vedere sempre il sole, mentre le piante più basse vivono in ombra e quindi devono allargare la loro superficie fogliare. Questo spiega perché nella foresta tropicale il sottobosco è sempre ricco di piante a foglie larghe». E proprio qui, infatti, si trova la specie con le foglie più grandi del mondo, quasi due metri di diametro: si tratta di Victoria regia, una pianta acquatica originaria del Brasile. Dal nome evocativo è poi Amorphophallus titanum, i cui unici esemplari in Italia sono nell’Orto Botanico di Firenze, con una foglia il cui picciolo può essere lungo dai 4 ai 6 m. Ma anche alle nostre latitudini si possono trovare foglie oversize: la Dieffenbachia, sempre di origine tropicale ma ormai adattata al nostro clima, ha una specie (Dieffenbachia amoena) con foglie che possono raggiungere la lunghezza di un metro. Di origine tropicale è anche la pianta con la foglia più piccola, grande quanto una lenticchia: la Muehlenbeckia complexa, una rampicante ornamentale, tra le preferite per appartamenti e terrazzi. Così come foglie molto piccole sono quelle del comunissimo Ficus rampicante (Ficus pumila repens) e dell’Elsina (Helxine soleroii). Che sia piccola o enormemente grande, ogni foglia è in grado di trasformare materie prime semplicissime come quelle presenti nell’acqua in zuccheri, fonte di energia vitale per la pianta stessa e per tanti altri organismi. Tutto ciò accade secondo quell’insieme di reazioni chimiche e fisiche che costituiscono la fotosintesi clorofilliana. Come dice la parola (sintesi vuole dire ”formazione di composti”, foto ”in presenza di luce”), la fotosintesi è un meccanismo che le piante mettono in atto da almeno due miliardi di anni per procurarsi cibo. Quando la luce solare colpisce una foglia, attraversa l’epidermide e arriva ai cloroplasti, minuscoli organelli all’interno di ogni cellula vegetale, ripieni di clorofilla. Questa è una grossa molecola in grado di eccitarsi ogni volta che viene colpita dalla luce del sole, con il risultato che gli atomi dei vari elementi che la compongono cominciano ad agitarsi e liberano elettroni. questa eccitazione che crea l’energia necessaria per far avvenire le reazioni chimiche che scindono molecole d’acqua provenienti dalle radici in ossigeno e idrogeno. Mentre l’ossigeno viene liberato nell’aria, l’idrogeno, combinandosi con l’anidride carbonica, dà origine a una molecola di zucchero. In questo senso la fotosintesi può essere considerata l’anello di congiunzione tra due mondi, quello vivente e quello non vivente: dall’incontro di due sostanze inorganiche infatti, col solo apporto della radiazione solare, si arriva alla formazione di una sostanza organica, lo zucchero, che entra a far parte del tessuto vivente delle piante. E secondo un recente studio dell’Agricultural Research Services degli Stati Uniti pubblicato su ”Plant Physiology”, le piante sono in grado di ottimizzare la produzione degli zuccheri nell’arco delle 24 ore: si è scoperto infatti che, oltre all’orologio biologico che ne regola i cicli annuali, le piante ne possiedono uno che dice loro come adeguarsi all’intensità dei raggi solari. regolato infatti in modo tale che, qualche ora prima di mezzogiorno, quando la luce solare è più intensa, viene stimolata la formazione di una proteina che protegge le foglie stesse dall’eccessiva radiazione. La luce solare, almeno alle nostre latitudini, non è però sempre la stessa nel corso dell’anno: in autunno le giornate si accorciano, la temperatura comincia ad abbassarsi e la disponibilità d’acqua diminuisce. In queste condizioni la fotosintesi non può essere effettuata, quindi mantenere le foglie diventa uno spreco di energie per la pianta. Ecco allora che le condizioni ambientali inducono la produzione di ormoni vegetali, acido abscissico ed etilene, che vanno ad agire su uno strato di cellule alla base del picciolo rendendole gelatinose e poco aderenti tra loro. Basta un soffio di vento, che i deboli legami tra queste cellule cedono e fanno cadere la foglia. E c’è anche chi si è preso la briga di studiare una formula per prevedere la traiettoria di una foglia che cade dal ramo: un gruppo di scienziati dell’Istituto Wiesmann in Israele e della Penn State University negli Stati Uniti ha proposto di rivedere la caduta delle foglie secondo la fisica dei fluidi. Su ”Physical Review Letters” è così comparsa la complicatissima formula che permette di ricavare quello che è stato definito il ”numero di Froude”[Fr= tp/tv = U0/(M_gL/M)1/2 = (M/_L2w)1/2], una previsione del modo in cui la foglia oscillerà prima di toccare terra, basato sul rapporto tra il tempo che una foglia impiega a cadere per una distanza uguale alla sua lunghezza e il tempo che impiega a muoversi da una parte all’altra durante l’oscillazione. Per dirla con Rilke, è così che in autunno «le foglie cadono, cadono come da lungi, come se giardini lontani avvizzissero nei cieli». L’abscissione fogliare, così è definita in botanica la caduta, riguarda tutte le foglie: se il ricambio non è contemporaneo in tutti i rami, il fenomeno non si nota (piante sempreverdi). Le piante invece che decidono di rinnovare l’intero ”guardaroba” di anno in anno si liberano nello stesso periodo di tutte le loro foglie (piante caducifoglie). La natura cerca però di limitare i costi di questo cambio di stagione: la clorofilla è troppo importante per essere persa in grandi quantità, quindi viene recuperata. Una volta uscita di scena la molecola responsabile del colore verde delle foglie, si rendono visibili altri pigmenti fogliari, detti carotenoidi, che normalmente stanno dietro le quinte. così che emerge la bellezza dei colori dell’autunno. Se, come avviene nel faggio o nel pioppo, la foglia contiene una grande quantità di tannini, la sfumatura di colore vira verso il giallo oro. Un forte accumulo di zuccheri provoca invece la formazione di coloranti detti antocianine, cui si deve la bellissima sfumatura di rosso delle foglie autunnali degli aceri. Esiste una regione del Canada, il Vermont, in cui il fenomeno della caduta delle foglie, detto foliage, richiama turisti da ogni dove: secondo un’antica leggenda indiana i boschi di aceri sarebbero macchiati di rosso per il sangue di Capo Orso che ogni autunno viene catturato e ucciso in cielo. Molto meno romantiche sono alcune ipotesi scientifiche a riguardo: secondo un recente studio pubblicato su ”New Scientist” da un gruppo di ricerca della Oxford University le foglie aumentano la brillantezza dei loro colori autunnali quanto più devono difendersi dagli insetti infestanti. Forse ora, passeggiando per suggestivi sentieri colorati di un parco in ottobre o camminando su malinconici marciapiedi pieni di foglie a fine estate, non si potrà non pensare a come chimica, fisica e botanica possano creare la magia di uno dei momenti della natura che suscitano più emozioni. Simona Lambertini

SIMONA LAMBERTINI MACCHINA DEL TEMPO