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Le cellule vegetali possono percepire il tatto

Nov 04, 2023

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Anche senza nervi, le piante possono percepire quando qualcosa le tocca e quando le lascia andare, ha scoperto uno studio condotto dalla Washington State University.

In una serie di esperimenti, le singole cellule vegetali hanno risposto al tocco di una bacchetta di vetro molto sottile inviando onde lente di segnali di calcio ad altre cellule vegetali e, quando tale pressione è stata rilasciata, hanno inviato onde molto più rapide. Sebbene gli scienziati sapessero che le piante possono rispondere al tocco, questo studio mostra che le cellule vegetali inviano segnali diversi quando il tocco viene avviato e terminato.

"È abbastanza sorprendente quanto siano sensibili le cellule delle piante: riescono a discriminare quando qualcosa le tocca. Percepiscono la pressione e quando viene rilasciata, percepiscono il calo di pressione", ha affermato Michael Knoblauch, professore di scienze biologiche della WSU e autore senior dello studio sulla rivista Nature Plants. "È sorprendente che le piante possano farlo in un modo molto diverso dagli animali, senza cellule nervose e ad un livello davvero eccellente."

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Knoblauch e i suoi colleghi hanno condotto una serie di 84 esperimenti su 12 piante utilizzando crescione e piante di tabacco che erano state appositamente allevate per includere sensori di calcio, una tecnologia relativamente nuova. Dopo aver posizionato pezzi di queste piante al microscopio, hanno applicato un leggero tocco alle singole cellule vegetali con un micro-cantilever, essenzialmente una minuscola bacchetta di vetro delle dimensioni di un capello umano. Hanno visto molte risposte complesse a seconda della forza e della durata del tocco, ma la differenza tra il tocco e la sua rimozione era chiara.

Entro 30 secondi dal tocco applicato su una cellula, i ricercatori hanno visto onde lente di ioni di calcio, chiamate calcio citosolico, viaggiare da quella cellula attraverso le cellule vegetali adiacenti, della durata di circa tre-cinque minuti. La rimozione del tocco mostrò una serie quasi istantanea di onde più rapide che si dissiparono in un minuto.

Gli autori ritengono che queste onde siano probabilmente dovute al cambiamento di pressione all’interno della cellula. A differenza delle cellule animali con membrane permeabili, le cellule vegetali hanno anche pareti cellulari forti che non possono essere facilmente violate, quindi solo un tocco leggero aumenterà temporaneamente la pressione in una cellula vegetale.

I ricercatori hanno testato meccanicamente la teoria della pressione inserendo una minuscola sonda di pressione capillare in vetro in una cellula vegetale. L’aumento e la diminuzione della pressione all’interno della cellula hanno prodotto onde di calcio simili suscitate dall’inizio e dall’arresto di un tocco.

"Gli esseri umani e gli animali percepiscono il tatto attraverso le cellule sensoriali. Il meccanismo nelle piante sembra avvenire attraverso questo aumento o diminuzione della pressione interna delle cellule", ha detto Knoblauch. "E non importa quale cellula sia. Noi esseri umani potremmo aver bisogno di cellule nervose, ma nelle piante, qualsiasi cellula sulla superficie può farlo."

Precedenti ricerche hanno dimostrato che quando un parassita come un bruco morde una foglia di una pianta, può avviare risposte difensive della pianta come il rilascio di sostanze chimiche che rendono le foglie meno saporite o addirittura tossiche per il parassita. Uno studio precedente aveva anche rivelato che spazzolare una pianta innesca onde di calcio che attivano diversi geni.

Lo studio attuale è stato in grado di differenziare le onde del calcio tra il tocco e il lasciar andare, ma resta da vedere come esattamente i geni della pianta rispondono a questi segnali. Con le nuove tecnologie come i sensori del calcio utilizzati in questo studio, gli scienziati possono iniziare a svelare questo mistero, ha detto Knoblauch.

"Negli studi futuri, dobbiamo attivare il segnale in un modo diverso rispetto a quanto fatto prima per sapere quale segnale, se toccare o lasciare andare, innesca eventi a valle", ha affermato.

Riferimento: Howell AH, Völkner C, McGreevy P, et al. Le cellule del pavimento distinguono il tocco dal lasciar andare. Piante Nazionali. 2023.doi: 10.1038/s41477-023-01418-9