La rivoluzione in corso nella biologia vegetale sta ribaltando la nostra concezione del vivente

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Abbiamo considerato per molto tempo la vita vegetale come una forma di vita inferiore, tra il minerale e l’animale, quella di uno stato vegetativo appunto. Le piante costituivano il Lumpenproletariat dei viventi, coloro che organizzano l’interfaccia tra l’organico e l’inorganico, ma la cui esistenza rifletterebbe la loro funzione intermedia: tra la vita e la non-vita. Tuttavia, da almeno un decennio, numerosi lavori hanno finito per consegnare questa concezione secolare alla pattumiera della storia. Le piante vivono, pienamente come noi, anche se svolgono la loro esistenza in un modo completamente diverso dal nostro. Non hanno organi vitali e sono in grado di rigenerarsi, una condizione per la loro sopravvivenza, loro che sono condannati a muoversi sul posto, incapaci di fuggire dai loro predatori.

Anche se non lo fanno a modo nostro, le piante non respirano, non digeriscono – anche per alcuni piccoli mammiferi -, non diventano e si muovono meno sul posto, non piegano o dispiegano le loro foglie, non trasformano il loro ambiente e non si adattano meno, e tutto senza organi ad hoc.

Oppure, per adattarsi, come tutte le forme di vita, devono percepire e analizzare l’ambiente che li circonda, comunicare, elaborare strategie, calcolare, attirare predatori o prede, per le radici individuare percorsi, minerali, acqua, ecc, nel suolo, di nuovo senza organi appropriati e specializzati, a differenza degli animali. Le piante vivono, anche pienamente.

Una rivoluzione in corso

Come risultato, la rivoluzione in corso nella biologia delle piante sconvolge la nostra concezione degli esseri viventi e l’idea di appartenere a un unico fenomeno di vita sulla Terra. Anche noi possiamo ora, con Francesco d’Assisi, dire “le nostre sorelle le piante”.

Successi popolari come il libro di Wohlleben su La vita segreta degli alberi o, in misura minore, il libro di Stefano Mancuso e Alessandra Viola su L’intelligenza delle piante, stanno instillando questa rivoluzione silenziosa nella mente pubblica. Filosofi come Emanuele Coccia – La vita delle piante – sono così incoraggiati a concepire un’ontologia dal punto di vista delle piante. Facciamo anche riferimento al libro di Ernst Zürcher, Les arbres, entre visible et invisible e a quello di Jacques Tassin, Penser comme un arbre.

Leggete in alto: non li guarderete più come una volta: le piante sono esseri viventi con intelligenza

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Nota che questi sconvolgimenti teorici non faranno bene ai vegani e ad altri patocentristi. Se le piante possono svolgere ogni sorta di funzioni senza organi appropriati, non è assurdo chiedersi un analogo della sensazione di dolore senza un sistema nervoso. In ogni caso, gli esseri viventi non rientrano facilmente nelle categorie moderne dei patocentristi. I legami che gli esseri viventi formano tra di loro sono molteplici e complessi; la predazione è sicuramente uno di essi, anche se è solo una sfaccettatura.

La rivoluzione epistemica in corso sta avvenendo nel momento più critico mai vissuto dall’umanità e dagli esseri viventi sulla Terra.

Quello in cui gli effetti di rivoluzioni molto precedenti – quella meccanicista del XVII secolo, poi quella termodinamica del XIX secolo, e anche la rivoluzione informatica del XX – basate sull’aumento della demografia umana e sull’avidità delle élite economiche, con il braccio armato della tecnologia e dell’economia, stanno, né più né meno, distruggendo gli esseri viventi sulla Terra, distruggendo i loro habitat o rovinando le loro condizioni di esistenza attraverso un cambiamento climatico accelerato.

Un recente studio pubblicato da PNAS ci dice che siamo su una traiettoria che potrebbe portare a condizioni di vita limite sulla Terra, con l’umanità che si scioglie.

Oppure, questa rivoluzione non è affatto orfana. Fa anche parte di un movimento molto più ampio, che riguarda tutti gli strati delle società umane. È persino possibile evocare un vero cambiamento di paradigma, un vasto movimento in corso, tutto intorno, per reintegrare l’umanità nella natura.

Uomo e Natura

In questo senso, la biologia vegetale sta rafforzando un movimento iniziato da Darwin. Da Darwin alla rivoluzione in corso nella biologia delle piante, passando per l’etologia della seconda metà del XX secolo, abbiamo assistito a una serie di re-iscrizioni dell’uomo nella natura, a successivi momenti di continuità e solidarietà uomo-natura.

Ricordiamo che la modernità è nata con l’emergere della fisica moderna, che ha sostenuto, in conformità con una particolare interpretazione della Genesi, l’idea dell’esteriorità dell’uomo alla natura, ridotta così a una somma meccanica di particelle partes extra partes, governata, si pensava, da alcune semplici leggi. Da qui le macchine-animali e la dinamica moderna di continuo sradicamento dalla natura.

Questa rivoluzione scientifica (e il paradigma ad essa legato) finisce nel momento stesso dell’ingresso nell’Antropocene e del confronto con l’impossibilità empirica di separare uomo e natura, natura e cultura, una volta che i rischi climatici appaiono tanto culturali quanto naturali. Questo costituisce un invito a superare l’altro dualismo moderno, il dualismo materia-spirito.

Al tempo stesso, altri fenomeni quasi universali e potenti appaiono per alcuni: l’affermazione e lo sviluppo dei diritti della natura (Nuova Zelanda, America Latina e Nord, Francia, India, ecc. Vedi a questo proposito il libro di Valérie Cabanes, Un nouveau droit pour la Terre), una forte e diffusa sensibilità per la causa animale; l’ascesa e la diffusione dell’ecopsicologia (vedi a questo proposito Soigner l’esprit, guérir la Terre, di Michel-Maxime Egger), le scoperte e lo sviluppo delle virtù terapeutiche del contatto con la natura (silvoterapia e altre ricerche, risveglio di persone comatose nei giardini, ecc.).

Infine, l’abitare ispira un nuovo modo di pensare e organizzare l’economia con l’economia rigenerativa o simbiotica (biosourcing di beni e servizi, riciclaggio, rifiuto dell’estrattivismo, mutualizzazione); un nuovo modo di pensare e organizzare la società sociale e olocratica, un gusto affermato per i piccoli collettivi, la riscoperta dei beni comuni e la loro specifica governance.

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Un’ispirazione

La natura diventa così una fonte di ispirazione in tutte le direzioni, per tutti i tipi di campi, un po’ come assistere alla diffusione di una biomimetica allargata.

Al tempo stesso, l’idea di una natura preda dell’impero sistematico della legge della giungla si sta sgretolando: è invece l’aiuto reciproco che appare come quasi sistematico e la competizione come un comportamento oneroso e pericoloso, fortemente confinato (si veda a questo proposito il libro di Pablo Servigne e Gauthier Chapelle, L’entraide. L’altra legge della giungla).

Sul versante delle spiritualità, le cose si muovono all’unisono: l’ancoraggio alla natura è all’ordine del giorno, sia con la riaffermazione e la diffusione dello sciamanesimo, sia con l’enciclica Laudato Si’ di Papa Francesco. Stiamo così assistendo a un vasto movimento che porta attraverso un’accumulazione di modi diversi a ripensare da cima a fondo il nostro posto nella natura e che relega il paradigma meccanicista (neoliberalismo e transumanesimo), e questo in un momento in cui gli esseri viventi e la biodiversità stanno vivendo un inizio di collasso.

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Sarà possibile rivedere i nostri comportamenti e l’organizzazione delle nostre società nel tempo?

Per ora, ascoltiamo Edward Farmer parlare delle sue ricerche e del suo apprezzamento per questa rivoluzione in corso:

Dominique Bourg: Edward Farmer, le sue prime ricerche erano in biochimica animale. Ora, all’Università di Losanna, il suo lavoro si concentra sulla biologia molecolare delle piante. Questo è un campo di ricerca che si sta sviluppando rapidamente. Si studiano i segnali elettrici emessi dalle piante quando vengono attaccate da un predatore. Il segnale elettrico innesca la produzione di un ormone di difesa, il jasmonato. Li protegge dai predatori. Potrebbe darci una panoramica della vostra ricerca?

Edward Farmer: La domanda fondamentale che è all’origine della nostra ricerca è perché sulla Terra i paesaggi rimangono verdi. In altre parole, perché non possiamo vedere attraverso il fogliame degli alberi, quando centinaia di milioni di insetti erbivori popolano le foreste? Questa è la domanda centrale. La foresta è composta da biomassa e molecole nutritive come le proteine. Gli insetti, come gli animali più grandi, traggono le loro risorse dalla foresta. Agiscono su di esso. Tirano via le foglie dalle piante, sparano agli alberi, allora perché la vegetazione è ancora così fitta? Perché la foresta è così verde? Questa è stata la domanda fondamentale del laboratorio per anni.

Dominique Bourg: Lei lavora sulla resilienza delle piante alle aggressioni animali. Come mai la foresta è così resistente alle molteplici specie che ospita?

Edward Farmer: Sono molto interessato alle foreste e ho una passione particolare per le foglie. La foresta è qualcosa di straordinario da un punto di vista scientifico, è assolutamente splendida. Guardo spesso la foresta dal mio ufficio, osservo questa barriera di piante e non sono mai riuscito a vederci attraverso, perché?

Dominique Bourg: In effetti è tutt’altro che ovvio vista la massa di insetti presenti.

Edward Farmer: Sì, il sistema di difesa fogliare è molto efficiente, è fondamentale e posso dimostrare il perché.

Nel nostro dipartimento, facciamo dei test di laboratorio, prima su piante di tipo selvatico. Queste piante sono il nostro genoma di riferimento. Possiamo paragonarli alle piante in cui il sistema di difesa è indebolito dalla mutazione. Abbiamo messo le piante in una gabbia di plexiglas in presenza di piccoli insetti.

All’inizio dell’esperimento (vedi figura sotto), gli insetti vengono messi sulle foglie. Dopo 11 giorni (vedi immagine a sinistra nella figura), gli insetti sono cresciuti. La pianta a sinistra, che è un tipo selvaggio, li ha allontanati dalla sua parte più nutriente, grazie alla produzione di jasmonato, un ormone di difesa. Una volta respinti, gli insetti attaccano le foglie più grandi della periferia e cercano di nutrirsi. Al contrario, una pianta che non può produrre jasmonato (come quella a destra nella figura) è molto vulnerabile agli insetti.

Lo scopo di questo esperimento è studiare il ruolo del jasmonato nella conservazione delle foglie di una pianta. T.Farmer

La pianta produce l’ormone quando viene attaccata. Questo ormone attiva il sistema di difesa che è estremamente elegante. Non è semplicemente una produzione di tossine. Sotto il comando dell’ormone jasmonato, le foglie producono molecole che interagiscono con il sistema digestivo dell’insetto. Anche la crescita della pianta viene modificata. Nell’immagine a destra, la pianta è carente perché non può produrre l’ormone. L’insetto mangia tutte le foglie.

Ci sono due cose interessanti. Il primo è che l’immagine a destra mostra solo lo scheletro della pianta. Su questa pianta, che non può produrre l’ormone jasmonato, l’insetto inizia sempre a mangiare il nucleo della pianta e poi si sposta gradualmente verso le foglie della periferia. L’insetto diventa così più grande. Nell’immagine a sinistra (la pianta wild type), fa il contrario perché il jasmonato attiva molto fortemente la produzione di difese nel cuore della pianta. Questo respinge l’insetto verso le foglie più grandi e meno nutrienti. Gli insetti rimangono piccoli rispetto agli insetti che hanno mangiato la pianta mutata.

In termini scientifici, stiamo parlando della distribuzione delle risorse tra le due divisioni biologiche. Normalmente, nella foresta, c’è una forte dominanza di risorse nelle piante, e meno biomassa animale. Quando ho avuto la possibilità di andare ai tropici, in Africa o in America, siamo ancora più convinti di questo fenomeno perché sentiamo gli animali, ma è difficile vederli. Vediamo sempre più materia vegetale che animali o insetti. La nostra esperienza inverte il fenomeno e fa pendere la bilancia a favore degli insetti. Mi chiedo spesso quali potrebbero essere le conseguenze di fare questo tipo di esperimento su scala forestale.

Dominique Bourg: Una volta che l’insetto ha mangiato la pianta, la pianta muore di nuovo?

Edward Farmer: Se togliamo gli insetti dalla pianta nella foto a destra, quella pianta cercherà di fare di nuovo uno o due piccoli steli, il che è molto sorprendente. Produrrà alcuni semi. L’attacco accelererà la fioritura, non la ucciderà.

Se torno alla domanda originale – perché la Terra è verde? -, devo estrapolare i nostri risultati al livello dell’ecosfera. Da tutti gli esperimenti di laboratorio, è chiaro che quando una pianta è ferita, si difende molto bene se produce l’ormone jasmonato. Come fa la pianta a produrre questo ormone di difesa? Quando l’insetto attacca, qual è l’innesco?

Dominique Bourg: Quello che lei chiama l’innesco, è l’elemento che libera la produzione di ormoni?

Edward Farmer: Esattamente. Un sacco di lavoro ha mostrato come funziona l’ormone. Viene rilasciato circa 30 secondi dopo l’attacco dell’insetto. Abbiamo scoperto che dopo il morso di un insetto la pianta produce segnali elettrici che poi attivano la produzione dell’ormone. I segnali elettrici viaggiano da una foglia all’altra per trasmettere le informazioni. Abbiamo identificato dei geni particolari che permettono questa comunicazione elettrica.

Dominique Bourg: Quindi la pianta comunica da una foglia all’altra?

Edward Farmer: Sì. Non comunica con un’altra pianta ma ha un sistema di comunicazione all’interno del suo sistema. Ora sappiamo dove si trova il percorso cellulare di questi segnali elettrici. È davvero molto interessante, succede nelle cellule.

Dominique Bourg: Dov’è la via di comunicazione tra le foglie?

Edward Farmer: È nelle vene. È un po’ come un sistema nervoso. In noi umani, le vene assomigliano a dei tubi. Nelle piante non sono tubi, sono una matrice con molti tipi di cellule diverse. Identifichiamo almeno undici tipi di cellule vascolari, due delle quali hanno un ruolo nella trasmissione dei segnali elettrici.

Dominique Bourg: Abbiamo capito la domanda principale della ricerca, la resistenza delle foglie all’attacco degli insetti. Cogliamo le sotto-domande, quale tipo di segnale, quale percorso per quel segnale, quale sostanza viene emessa in risposta per la difesa delle foglie contro l’aggressione? L’ormone in questione è un ormone comune ad altre piante? È unico per le piante?

Edward Farmer: L’ormone è unico per le piante. Ma alcuni rari patogeni fungini possono produrlo per ingannare le piante. Producono questo ormone quando attaccano la pianta. La pianta si sente attaccata da un insetto e allora investe risorse contro gli insetti e non contro i funghi, è intelligente da parte del fungo.

Dominique Bourg: E poi i funghi si fanno strada?

Edward Farmer: A volte sì. Non sono mai stato in grado di osservare questo fenomeno. Ma è una specie di battaglia in cui un organismo cerca di ingannarne un altro. È una battaglia abbastanza comune in natura. Altrimenti, senza essere ingannati da un microrganismo, la via del jasmonato porta a un sistema di difesa molto robusto.

Dominique Bourg: Ci sono mutazioni che rendono le difese più efficaci?

Edward Farmer: Sì, abbiamo piante mutate che producono molto di questo ormone. La pianta cresce normalmente per tre settimane e improvvisamente la mutazione inizia a lavorare sulla pianta. La pianta comincia a produrre jasmonato e a difendersi vigorosamente. Non capiamo ancora il meccanismo, ma questo esperimento può avere applicazioni in agronomia. Non è il nostro obiettivo. Ma sarebbe possibile utilizzare questo gene, costruire una pianta transgenica, o realizzare una mutagenesi molto diretta in modo che la pianta produca più jasmonato e possa difendersi molto fortemente dagli insetti.

Dominique Bourg: Questo significa che se la pianta viene attaccata quando è giovane, non ha i mezzi per difendersi?

Edward Farmer: Le piante piccole sono meno visibili in natura. Non sono esche per animali e insetti in questa fase. Quando la pianta lascia la fase di piantina, entra in una fase giovanile, comincia ad essere sempre più attaccata da erbivori e invertebrati. Ogni impianto sviluppa una strategia. I semi dell’Arabica in Svizzera e in Francia germinano in ottobre. Producono piccole piante nel terreno che non sono molto visibili durante l’inverno. Quando arriva la primavera, la pianta cresce man mano che la temperatura aumenta. Le piccole piante sono raramente attaccate durante il periodo invernale, poiché gli insetti e i molluschi non sono attivi. In primavera, le piante cominciano a sviluppare delle difese contro l’arrivo degli insetti. Alla fine di giugno, è il picco della difesa delle piante. Ogni pianta ha sempre la sua strategia per proteggersi dai vertebrati e dagli invertebrati.

Dominique Bourg: La maggior parte delle piante può emettere segnali elettrici. Siete in grado di classificare i tipi di segnali elettrici e le loro funzioni biologiche nella pianta?

Edward Farmer: Non capiamo la maggior parte dei segnali elettrici nella pianta. È fondamentale riconoscerlo. Non sappiamo molto. Possiamo rilevare alcuni segnali perché appaiono in funzione della luce. Lo abbiamo osservato in laboratorio. Quando la luce viene attivata, c’è un segnale elettrico molto forte. Qual è lo scopo di questi segnali? Non lo sappiamo. Il nostro gruppo sta lavorando sui segnali che si verificano a seguito di un infortunio. Quindi questi segnali elettrici sarebbero una risposta alla lesione. Questo è universale per le piante terrestri. Per osservare questo segnale, basta toccare una foglia. Vediamo le reazioni e se la feriamo, il segnale aumenta e si diffonde di foglia in foglia.

La pianta sensibile (Mimosa pudica) ci dà un esempio interessante. Quando tocchiamo queste piante, si muovono e si piegano. Nel 1926, uno scienziato indiano formatosi in Inghilterra suggerì che la pianta agiva in questo modo per nascondersi dai grandi erbivori. Penso che questo sia assolutamente vero. La pianta si nasconde. Questa è la spiegazione migliore.

Dominique Bourg: L’erbivoro non lo vede?

Edward Farmer: È probabile che la pianta senziente sia molto meno visibile ai grandi animali che si spostano per trovare le foglie più grandi. Tutte le piante – quando le feriamo – producono un segnale elettrico. La maggior parte delle piante non si muove, ma ogni volta crediamo che questo segnale elettrico sia legato a un sistema di difesa. Siamo stati il primo laboratorio a iniziare la ricerca su questo argomento utilizzando la genetica. Abbiamo cercato dei blocchi che potessero impedire il segnale. E quando li abbiamo identificati, possiamo osservare se il sistema di difesa è in allarme o no.

Dominique Bourg: Il segnale passa da una foglia all’altra. C’è una comunicazione interna alla pianta?

Edward Farmer: Sì, assolutamente.

Dominique Bourg: È la comunicazione tra le foglie che può annunciare l’arrivo di un predatore?

Edward Farmer: Sì. Prendiamo una rosetta che ha circa 20 foglie. In ogni pianta, le foglie sono organizzate in una forma a spirale. Il segnale viaggia lungo la spirale (vedi disegno a destra). Quando avvolgiamo la foglia numero 8, per esempio, alcune delle altre foglie in un settore di 137° condividono l’informazione perché hanno un sistema di comunicazione diretto dalle vene centrali e dagli steli. L’informazione si diffonde. Per capire questo, usiamo la sequenza di Fibonacci. Quando avvolgiamo una foglia, possiamo prevedere dove andranno i segnali. Seguono la sequenza di Fibonacci. Quando la foglia 8 è ferita, invia un segnale elettrico alla foglia 13, non alla foglia 9.

Dominique Bourg: Quando fate l’esperimento in laboratorio, date un segnale elettrico alla pianta che simula l’aggressione?

Edward Farmer: Sì, assolutamente. Feriamo la pianta schiacciando una parte della foglia – per esempio la foglia n. 8 – e le mettiamo intorno una piccola gabbia contenente un insetto. L’insetto attacca la foglia numero 8, ma non può attaccare le altre foglie. Mettiamo dei sensori su un’altra foglia, diciamo la foglia 13, per identificare i segnali e osservarli. Possiamo vedere esattamente quali parti della foglia #8 devono essere ferite e osserviamo il flusso del segnale. Possiamo anche ferire la foglia numero 6 e il segnale può fluire verso un’altra foglia. Un altro metodo è quello di schiacciare una parte della foglia con un paio di pinze. In molti esperimenti, questo rimane il metodo più semplice ed efficace perché gli insetti sono come gli esseri umani, ognuno ha un carattere e possono comportarsi in modi che non ci aspettiamo.

Dominique Bourg: Quindi il segnale elettrico è il portatore di un’informazione.

Edward Farmer: Sì, è il portatore di un’informazione che dice alla pianta: “Difenditi, proteggi il tuo carbonio, proteggi le tue risorse”. Non è solo il carbonio, sono tutte le risorse della pianta.

Dominique Bourg: Spieghi cosa intende per “risorse della pianta”. È l’acqua, la CO2, le sostanze nutritive, o la struttura della foglia?

Edward Farmer: Io la vedo in un altro modo. La pianta è l’interfaccia tra l’organico e l’inorganico. La pianta è affascinante perché prende CO2, acqua e, con un po’ di luce, ricrea molecole estremamente complesse. Userà l’energia prodotta dalla fotosintesi per creare altre molecole organiche che spesso contengono azoto o zolfo. Gli insetti, come gli esseri umani o le mucche, non hanno questa capacità di costruire molecole complesse da CO2 e acqua. Siamo già costituiti da molecole organiche e facciamo molto affidamento sul carbonio ridotto fornito dalle piante. Il CO2 non fa niente per noi, e non è molto benefico quando lo respiriamo. Siamo sempre a sfogarci. Solo il carbonio ridotto ci interessa e questo carbonio ridotto è prodotto dalla pianta.

Dominique Bourg: Quindi la pianta è l’interfaccia tra l’inorganico e tutti gli animali?

Edward Farmer: Sì, e scientificamente, quello che una pianta riesce a fare è assolutamente favoloso. Sono, rispetto agli animali, come degli alieni. Il modo in cui la pianta cattura la luce è totalmente folle e il processo di fotosintesi è improbabile. La pianta attinge questo carbonio per la produzione dei propri semi. Sulla carta, non sarebbe mai dovuto esistere.

Trova l’intervista completa tra Dominique Bourg e Edward Farmer sul sito di Ecological Thinking.

Dominique Bourg, filosofo, professore alla facoltà di Geoscienze e Ambiente dell’Università di Losanna

La versione originale di questo articolo è stata pubblicata su The Conversation, partner editoriale di UP’ Magazine

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