Lo studio dello Schlau-Cohen Lab del MIT su come le piante si proteggono dalla luce solare è stato pubblicato su Nature Communications.
Trasformare la luce in calore
Il sole fornisce ai vegetali l’energia necessaria per attuare la fotosintesi. Tuttavia, quando è troppo anche le piante si proteggono dalla luce solare. Nella fotosintesi l’energia viene convertita e immagazzinata sotto forma di zuccheri. Proteine specializzate dette complessi antenna assorbono l’energia luminosa con l’aiuto del pigmento clorofilla. Ricerche precedenti hanno mostrato che durante i giorni di sole intenso viene utilizzata solo il trenta percento della luce assorbita e il resto dell’energia viene dissipato sotto forma di calore. Fin’ora, i meccanismi attraverso cui le piante trasformano l’energia in calore non era chiaro. Il gruppo di ricerca del MIT, insieme alle università di Pavia e Verona, è riuscito a osservare direttamente una delle possibili cause di questo processo.
Piante, luce e pigmenti
I ricercatori hanno utilizzato un tipo di spettroscopia particolarmente sensibile per indagare il meccanismo di dissipazione. Osservando l’energia accumulata il team di scienziati ne ha determinato lo spostamento dalla clorofilla, il pigmento che dà il colore verde, ai carotenoidi, pigmenti rosso-arancio in grado di rilasciarla sotto forma di calore tramite rapidissime vibrazioni. Se l’energia in eccesso rimanesse all’interno delle piante formerebbe i radicali liberi, molecole in grado di danneggiare le proteine e altre molecole cellulari. “Questa è la prima osservazione diretta del trasferimento energetico clorofilla-carotenoidi nei complessi d’assorbimento luminoso delle piante verdi”, ha affermato Schlau-Cohen.
Questione di osservazione
Scambi di energia simili erano stati osservati in proteine batteriche legate alla clorofilla, ma non c’erano prove del come le piante si proteggono dalla luce solare. Una delle ragioni per cui l’osservazione è così difficile è data dalla velocità del processo, che accade in femtosecondi, ovvero milionesimi di miliardesimi di secondo. Altro ostacolo è l’ampio spettro di livelli dell’energia in questione. Però, nel 2017 il Schlau-Cohen Lab è riuscito a modificare una tecnica di spettroscopia ad altissima velocità permettendo l’osservazione di uno spettro più ampio di livelli energetici. Questo ha permesso di osservare letteralmente lo spostamento dell’energia dalla clorofilla, che assorbe la luce rossa, ai carotenoidi, che assorbono il verde e il blu.
Protezione migliore, piante migliori
Nonostante la possibile spiegazione fornita dai ricercatori, ancora non sappiamo cosa faccia attivare questi meccanismi di risposta. Attualmente il laboratorio del MIT sta studiando l’organizzazione di clorofilla e carotenoidi nei cloroplasti per comprendere se giocano un ruolo nell’attivazione del sistema di protezione dall’eccesso di luce. Una migliore comprensione di questo sistema potrebbe aiutare gli scienziati a migliorare la coltivazione e i raccolti, a detta di Schlau-Cohen. Uno studio del 2016 dell’Università dell’Illinois mostra che la produzione massiccia delle proteine coinvolte nel sistema di fotoprotezione potrebbe migliorare i raccolti, a detta diSchlau-Cohen, fino a un massimo del trenta percento.
Daniele Tolu