I paesaggi torridi della Death Valley, in California, dove le temperature estive regolarmente superano i 120 gradi Fahrenheit, sembrerebbero precludere la vita come la conosciamo. Eppure, in questo crogiolo apparentemente inospitale, prospera una pianta autoctona resistente: Tidestromia oblongifolia. Questo tenace sopravvissuto ha fornito preziosi indizi agli scienziati della Michigan State University (MSU), rivelando un progetto per l’ingegneria delle colture in grado di resistere al calore crescente del nostro clima che cambia.
Pubblicata sulla rivista Current Biology, la ricerca condotta dal professor Seung Yon “Sue” Rhee e dalla specialista di ricerca Karine Prado svela come T. oblongifolia non solo sopravvive ma fiorisce in condizioni estreme.
Inizialmente i ricercatori erano sconcertati dalla resilienza della pianta. “Quando abbiamo riportato questi semi in laboratorio per la prima volta, abbiamo faticato solo per farli crescere”, ha ricordato Prado. Tuttavia, ricreando l’ambiente spietato della Death Valley in camere di crescita specializzate presso il Plant Resilience Institute della MSU, hanno assistito a una trasformazione sorprendente: T. oblongifolia ha triplicato rapidamente la sua biomassa in soli 10 giorni. In netto contrasto, le specie affini note per la loro tolleranza al calore si sono fermate in queste condizioni estreme.
In soli due giorni di esposizione a temperature torride, questo abitante del deserto ha aumentato significativamente la sua zona di comfort fotosintetico – l’intervallo di temperatura al quale può effettivamente produrre energia attraverso la fotosintesi. Nel giro di due settimane, la sua temperatura fotosintetica ottimale salì a 45 gradi Celsius (113 gradi Fahrenheit), superando quella di qualsiasi delle principali specie coltivate mai documentate. Questa notevole tolleranza al calore catapulta T. oblongifolia è entrata nei libri dei record come la pianta più resistente al calore conosciuta dalla scienza.
I segreti della sopravvivenza: una sinfonia di adattamenti
Scavando più a fondo, i ricercatori hanno combinato misurazioni fisiologiche con imaging avanzato e analisi genomica per decifrare gli intricati meccanismi alla base del T. notevole adattamento della oblongifolia. Hanno scoperto una cascata coordinata di cambiamenti biologici che si verificano su più livelli all’interno della pianta.
Sotto il calore intenso, i suoi organelli produttori di energia (mitocondri) si riposizionano strategicamente adiacenti ai cloroplasti, i siti della fotosintesi. Gli stessi cloroplasti subiscono drammatiche alterazioni strutturali, trasformandosi in particolari configurazioni “a coppa” mai viste in altre piante superiori. Questa nuova morfologia può migliorare la cattura e il riciclaggio dell’anidride carbonica, stabilizzando efficacemente la produzione di energia anche in condizioni di stress estremo.
Contemporaneamente, migliaia di geni all’interno del genoma della pianta entrano in azione o vengono messi a tacere in sole 24 ore. Molti di questi geni svolgono un ruolo cruciale nella salvaguardia delle proteine, delle membrane cellulari e dei meccanismi responsabili della fotosintesi dai danni causati dal calore. In particolare, T. oblongifolia amplifica significativamente la produzione di Rubisco attivasi, un enzima chiave vitale per il mantenimento della regolare funzione fotosintetica alle alte temperature.
Dal deserto al piatto piano: una nuova frontiera nel miglioramento delle colture
Mentre le temperature globali aumentano incessantemente, le ondate di caldo stanno devastando i rendimenti agricoli di colture di base come grano, mais e soia. Nutrire una popolazione globale in continua espansione dipende dal rafforzamento della produzione alimentare di fronte a queste crescenti sfide climatiche.
“La T. oblongifolia dimostra che le piante possiedono una notevole capacità di adattamento alle temperature estreme”, sottolinea Rhee. “Se riusciamo a decifrare il modo in cui realizza questa impresa e a replicare questi meccanismi nelle nostre colture, potremmo rivoluzionare l’agricoltura in un mondo che si riscalda”.
Rhee sostiene che studiare gli estremofili come T. oblongifolia, invece di fare affidamento esclusivamente su specie modello tradizionali per la ricerca sulle piante, apre strade completamente nuove per rafforzare la resilienza. “Le piante del deserto hanno affinato i loro adattamenti nel corso di milioni di anni per superare le sfide con cui siamo ora alle prese”, spiega. “Possediamo gli strumenti all’avanguardia – genomica, imaging live ad alta risoluzione e biologia dei sistemi – per svelare i loro segreti.”
Ciò che resta cruciale è un investimento sostenuto in questo tipo di ricerca innovativa. Il laboratorio di Rhee sta traducendo attivamente questi risultati in applicazioni pratiche, esplorando come i geni e le strutture cellulari che abilitano T. La tolleranza al calore della oblongifolia potrebbe essere incorporata nelle colture di base, aprendo la strada a un futuro più resiliente per la sicurezza alimentare globale.
“Questa ricerca trascende la mera curiosità biologica”, afferma Prado. “Ci offre una tabella di marcia per sfruttare l’ingegno della natura per consentire alle piante – e in definitiva all’umanità – di prosperare in un clima che cambia”.
