Un corredo genetico per ogni temperatura

Piantine di Arabidopsis thaliana sono monitorate dai ricercatori. (Cortesia Judith Roe).

Come una piantina può geneticamente adattarsi ai cambiamenti climatici.

Le stagioni non sono più quelle di una volta; tant’è che il riscaldamento globale, detto antropico perchè in buona parte causato da alcuni nostri stili di vita, è un dato di fatto. E che l’innalzamento delle temperature e comunque dei cambiamenti climatici significativi possano incidere sulla vita di molte specie viventi è cosa altrettanto nota. Tuttavia gli animali hanno un certo vantaggio rispetto alle piante: fra i vari adattamenti a cui possono andare incontro, c’è anche quello di potersi fisicamente spostare, alla ricerca di un habitat più congeniale. E’ lo stesso motivo per cui, in un’ottica ben più vasta la specie Homo sapiens, una delle tante presenti sulla Terra, guarda con interesse ad altri pianeti del sistema solare. Ma ora stanno emergendo delle buone notizie in merito alle capacità adattative rispetto ai cambiamenti climatici, proprio da parte delle piante.

Due articoli recentemente pubblicati su Science, rispettivamente da ricercatori della Brown University e della University of Chicago, gettano nuova luce sui meccanismi adattativi messi in atto da Arabidopsis thaliana, una pianticella erbacea annuale molto studiata nel campo delle scienze vegetali. Attraverso sofisticate tecniche di biologia molecolare sono stati combinati i dati genetici sui polimorfismi del DNA con i tassi di fitness (cioè la capacità di sopravvivere e di riprodursi) di questa piantina, dimostrando una spiccata flessibilità adattativa del suo genoma. I ricercatori della Brown University hanno studiato Arabidopsis in quattro differenti regioni dell’Europa, dove essa solitamente cresce: la fredda Finlandia, la calda Spagna, l’umida Inghilterra e la continentale Germania. Piantine provenienti da una singola regione sono state poi incrociate con piantine di un’altra regione, facendole di fatto migrare artificialmente: oltre 75.000 esemplari sono stati monitorati dai ricercatori, confrontando la crescita dei ceppi endemici con quelli derivati dalle piantine migranti. Attraverso uno studio di associazione genome-wide per oltre 200.000 polimorfismi di Arabidopsis, è stato possibile evidenziare quelle regioni del genoma che venivano più frequentemente trasmesse da una generazione all’altra, perchè potenzialmente importanti per le capacità adattative e riproduttive della pianta stessa. E’ quindi risultato che le varianti alleliche associate ad alcuni polimorfismi ad alta fitness adattativa sono significativamente diverse per le piantine localizzate in una regione, rispetto a quelle di un’altra zona climatica. In particolare, per ogni regione è possibile evidenziare un gruppo di alleli polimorfici condiviso soprattutto dai ceppi endemici, a indicare una spiccata selezione a livello genomico dei caratteri più vantaggiosi, per quelle particolari condizioni ambientali.

Ecco addirittura che uno specifico allele, localizzato in un gene legato alla risposta biologica agli stress termici, è molto rappresentato nel genoma delle piantine di Arabidopsis cresciute in Spagna; invece nella più fredda Finlandia, lo stesso allele risulta essere svantaggioso per la crescita. Allo stesso modo i ricercatori della University of Chicago dimostrano che specifiche varianti alleliche nei geni deputati alla fotosintesi e alla regolazione del metabolismo energetico vengono selezionati e trasmessi da una generazione a quella successiva, conferendo così un migliore adattamento ai cambiamenti climatici.

Arabidopsis è stato il primo vegetale ad avere sequenziato il suo genoma. La comparazione genetica fra questa piantina e la fragola selvatica potrà forse aiutarci ad avere ancora sulla nostra tavola della frutta ben saporita. Nel frattempo, è importante capire come ogni piantina di Arabidopsis riesca ad adattarsi a regioni climatiche così diverse, per valutare poi come i grossi cambiamenti climatici che stanno interessando il nostro pianeta possano avere conseguenze sui genomi delle specie vegetali.

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