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    Difesa delle piante secondo il principio della fanciulla di ferro

    I grandi peli urticanti (lunghe punture) sono troppo lunghi per danneggiare i piccoli insetti. Però, gli appuntiti tricomi mineralizzati rappresentano una micidiale foresta di aghi su cui l'animale deve camminare. Credito:Adeel Mustafa/Uni Bonn

    Il fosfato di calcio è un componente tipico di denti e ossa. È stato recentemente dimostrato che anche le piante della famiglia delle ortiche usano questo minerale molto duro nei loro "denti" per difendersi dai loro nemici animali. I botanici dell'Università di Bonn hanno ora dimostrato che il fosfato di calcio è molto più diffuso nelle piante di quanto si sospettasse in precedenza. Anche il thal crescione (Arabidopsis thaliana) utilizza tricomi induriti con un'incrostazione di questo biominerale per difendersi da nemici come gli afidi. I risultati sono stati ora pubblicati online prima sulla rivista scientifica" Plantare ". La versione cartacea sarà pubblicata a gennaio.

    In agricoltura il crescione thal (Arabidopsis thaliana) è semplicemente considerato un'erbaccia. Nella scienza, però, la pianta è stata per decenni l'organismo modello negli studi sulla genetica, biologia molecolare e fisiologia. "Sicuramente è la pianta più studiata di tutte", afferma il Prof. Dr. Maximilian Weigend del Nees-Institut for Plant Biodiversity dell'Università di Bonn. "Più sorprendente, che il fosfato di calcio nelle punte dei tricomi di Arabidopsis è stato scoperto solo ora." Il team attorno al Prof. Weigend ha identificato la sostanza dura come i denti con l'aiuto del microscopio elettronico e della spettroscopia Raman.

    Il fatto che i "denti" non siano limitati agli animali, ma si trova anche nelle piante, era stato precedentemente dimostrato dai botanici di Bonn con l'aiuto di Hans-Jürgen Ensikat nella famiglia delle ortiche (Losaceae). Successivamente, gli scienziati hanno ampliato i loro studi su vari altri ordini di piante. Potrebbero dimostrare la presenza di biomineralizzazione del fosfato di calcio in diverse dozzine di specie di piante, per esempio., gli ordini Rosales, Boraginales e Brassicales - il crescione di thal appartiene a quest'ultimo.

    Con le loro punte affilate che puntano in direzioni diverse, solo le punte stesse dei tricomi sono incrostate di fosfato di calcio. Immagine a falsi colori, porzioni mineralizzate dei tricomi evidenziate in rosso. Credito:Hans-Jürgen Ensikat/Uni Bonn

    I peli ingannevolmente morbidi sono armi affilate

    "È noto da tempo che molte piante usano silice simile al vetro o carbonato di calcio per irrigidire i loro tricomi", riferisce Adeel Mustafa del gruppo di lavoro Weigend. "La cosa sorprendente è che il fosfato di calcio molto duro è utilizzato anche da un'intera gamma di specie ed è stato completamente trascurato fino a poco tempo fa". Però, thal crescione non ha spine spettacolari o peli urticanti come le ortiche - che li usano per difendersi dai mammiferi brucanti come le mucche. In Arabidopsis i tricomi sono piccoli e relativamente morbidi - solo le punte minuscole sono incrostate di fosfato di calcio, una sostanza particolarmente dura. "Il biominerale è apparentemente depositato proprio nel luogo in cui è richiesta la massima stabilità meccanica", spiega Weigend.

    Con tricomi già fortemente mineralizzati (rossi) rivolti in direzioni diverse come "denti". Credito:Adeel Mustafa/Uni Bonn

    L'immagine microscopica mostra afidi impalati

    Thal crescione usa i suoi peli per difendersi principalmente da piccoli insetti come gli afidi. Immagini microscopiche dimostrano come i tricomi mineralizzati rappresentino un ostacolo insormontabile. Come una fanciulla di ferro, lo strumento di tortura medievale, i peli particolarmente induriti impalano gli afidi. "Abbiamo a che fare con un'arma di difesa su microscala, dissuadere molti tipi di insetti dal danneggiare queste piante", dice Weigend.

    "In qualche modo è sorprendente che non tutte le piante utilizzino il fosfato di calcio nella biomineralizzazione strutturale, " conclude Mustafa. Calcio e fosfato sono quasi universalmente presenti nelle piante sotto forma di altri composti chimici, ma l'uso come biominerale non è universale. La silice e il fosfato di calcio sono di gran lunga superiori al carbonato di calcio - il biominerale più comune in assoluto - a causa della loro durezza molto più elevata. La capacità di indurire i capelli con il fosfato di calcio sembra avere una base genetica. Weigend delinea possibili futuri argomenti di ricerca:"Svelare le basi genetiche per la produzione di queste armi di difesa sarebbe il prossimo passo logico. Ciò ci consentirebbe di utilizzare queste piante autodifese come modelli per coltivare colture più resistenti agli insetti".


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