Attraverso il progetto EXPEER, finanziato dall’UE, si è scoperto che le piante si stanno adattando sempre di più all’aumento dell’anidride carbonica (CO2) nell’atmosfera, con importanti conseguenze per la messa in sicurezza di risorse alimentari e la conservazione della natura a livello planetario.
La ricerca, condotta dall’Università di Southampton, Regno Unito, e pubblicata recentemente sulla rivista “Global Change Biology”, mostra che quando le piante sono esposte a elevate emissioni di CO2, l’espressione genetica è alterata, indicando che i cambiamenti della regolazione genetica potrebbero essere un meccanismo evidente che riguarda l’adattamento a livelli elevati di CO2.
Con l’aumento dei livelli di CO2 atmosferico (le emissioni sono aumentate più rapidamente a partire dal 2000, rispetto all’ultimo decennio del secolo scorso, e la concentrazione di CO2 ha raggiunto 400 ppm per la prima volta nel 2013), l’impatto a breve termine sulle piante può essere descritto come relativamente positivo, perché provoca un incremento della fotosintesi e la crescita della pianta, compresa la crescita delle coltivazioni e la produzione alimentare. Negli ultimi decenni in effetti la Terra è diventata più verde perché la crescita della vegetazione è stata stimolata dall’aumento di CO2.
L’impatto a lungo termine dei livelli più alti di CO2 atmosferico sulla vita delle piante è tuttavia ancora dibattuto in ambito scientifico. Pochi sono infatti i dati sugli impatti a lungo termine da aumento di CO2 sulle prossime generazioni, e non è stato ancora condotto alcuno studio sulla firma molecolare alla base di tale adattamento. Uno dei motivi è che è difficile trovare piante che siano già state esposte alle condizioni del futuro, e allo stesso tempo che siano disponibili oggi.”
Per studiare più a fondo la questione, il team di ricerca ha usato una risorsa unica – delle sorgenti in cui il valore di CO2 è naturalmente alto e dove le piante sono state esposte a più CO2 per molte centinaia di anni e diverse generazioni di piante. Quando sono state esaminate le piante di plantago lanceolata, in un sito di questo tipo, a Bossoleto in Italia, e ne è stata confrontata la firma molecolare con le stesse piante di un sito “di controllo” vicino (con livelli di CO2 attuali) sono state rilevate differenze impressionanti nell’espressione genetica totale (il processo per mezzo del quale i geni si sono attivati per produrre una proteina necessaria).
Lo studio dimostra che quando si prendono piante di questi due luoghi, che rappresentano l’atmosfera di oggi rispetto a quella del futuro (fino al 2100), e le si mettono nello stesso ambiente, le piante dei siti con sorgenti di CO2 sono più grandi e hanno migliori tassi di fotosintesi. Ma soprattutto, le piante dei siti sorgente mostrano differenze nell’espressione di centinaia di geni.
Secondo le previsioni di questo studio il verde del pianeta continuerà a crescere. Non si fermerà e non si acclimaterà man mano che il CO2 continuerà ad aumentare, ma una parte del carbonio in più nelle piante del futuro probabilmente confluirà in sostanze chimiche secondarie per la difesa della pianta. Questo è associato a una maggiore espressione genetica riguardante la respirazione della pianta.
Una delle scoperte più interessanti della ricerca è stata che i pori stomatali sulla superficie della foglia (piccoli fori che controllano l’assorbimento di CO2 per la fotosintesi e la perdita di vapore acqueo) aumentano di numero dopo un’esposizione multi-generazionale al CO2 del futuro. Lo studio aveva previsto che il numero di pori sarebbe diminuito, in linea con ricerche svolte in passato su tempi geologici usando piante fossili.Si tratta di una scoperta in controtendenza, ma che sottolinea che il numero di pori stomatali aumenta, sono stati infatti identificati diversi regolatori del numero di pori stomatali sensibili ad alti livelli di CO2. Uno di questi è SCREAM (SCRM2), che è un membro della famiglia di proteine elica-ansa-elica di base (bHLH) e che agisce per regolare le transizioni evolutive della pianta.
Anche se le conseguenze complete di questo cambiamento evolutivo non sono ancora ben chiare, questo studio mostra che le piante, nel corso di molte generazioni, si adatteranno ai livelli di CO2 del futuro in modi imprevedibili. Si tratta di una questione importante da affrontare, perché è fondamentale sapere come potrebbero evolversi le coltivazioni alimentari nelle generazioni future a causa del cambiamento climatico e se l’aumento del verde del pianeta continuerà.
Riso, mais, semi di soia e grano sono la principale fonte di nutrimento per oltre 2 miliardi di persone che vivono nei paesi poveri. ll loro valore nutritivo – già basso rispetto alla carne per esempio – è però destinato a diminuire a causa del cambiamento climatico e della crescente quantità di CO2 nell’atmosfera.
