Piante, il meccanismo per difendersi da troppa luce svelato dall’Università di Pisa

Scienze

Una collaborazione tra l’ateneo toscano e l’Università di Nantes ha individuato il meccanismo molecolare che permette agli organismi vegetali di evitare la distruzione delle cellule a causa dell’eccessiva esposizione alla luce solare 

Troppa luce può dare fastidio alle piante, che però possono contare su alcuni particolari meccanismi per difendersi. Una di queste strategie è stata scoperta dai ricercatori dell’Università di Pisa, che in collaborazione con un team dell’Università di Nantes descrivono ora su Nature Communications il meccanismo molecolare che consente di dissipare la luce in eccesso, evitando così potenziali danni. La scoperta potrebbe rivelarsi molto preziosa in uno scenario influenzato dal cambiamento climatico, dando la possibilità di adattare geneticamente le piante per ottenere colture produttive anche in ambienti ritenuti sfavorevoli.

Le piante si difendono dalla luce in eccesso

La luce è una risorsa fondamentale per le piante ma, in eccesso, potrebbe addirittura metterne a rischio la sopravvivenza. Tuttavia, uno degli autori del nuovo studio, Benedetta Mennucci dell’Università di Pisa, spiega che “i meccanismi con cui le piante si difendono dall’eccesso di luce che può danneggiarle provocando la distruzione delle cellule sono molteplici e ancora oggi non completamente chiariti”. Per colmare questa lacuna, gli scienziati italiani e francesi si sono affidati a simulazioni al computer basate su calcoli quantomeccanici, riuscendo a identificare alcune specifiche proteine, ribattezzate “antenne”, che intervengono durante un meccanismo molecolare di dissipamento dell’energia. Queste proteine sfruttano la relazione tra due pigmenti, ovvero la clorofilla e la luteina, derivato del carotene: quando le piante sono esposte eccessivamente alla luce, quest’ultimo cede un elettrone alla clorofilla spegnendo così rapidamente “il suo stato elettronico eccitato” e permettendo quindi di dissipare l’energia di troppo trasformandola in calore.

Un meccanismo preciso

Il meccanismo scoperto dai ricercatori dell’ateneo toscano è fondamentale poiché la dispersione dell’energia in eccesso, necessaria per la sopravvivenza, potrebbe trasformarsi in una coperta troppo corta per le piante, che allo stesso tempo riducono l’efficienza della fotosintesi. Tuttavia, come spiegato da Lorenzo Cupellini dell’Università di Pisa, “i nostri calcoli indicano come le proteine possono controllare con precisione il meccanismo di dissipazione. Infatti, generando campi elettrici e modificando impercettibilmente le posizioni dei pigmenti, le proteine riescono ad attivare o a disattivare completamente tale meccanismo, lasciando quindi catturare ai pigmenti tutta l’energia disponibile”. 

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