Le piante comunicano e fanno rete (www) grazie ai funghi

Le piante e gli alberi possono comunicare tra loro grazie all’emissione di segnali chimici nel sottosuolo e a una rete di radici e connessioni fungine chiamate “Wood Wide Web”.

Sono comparse sulla terra 450 milioni di anni fa. Dominano il nostro pianeta con la loro imponente biomassa. Dipendiamo da loro per l'ossigeno che producono e per il cibo che ci danno. Sono le cruciali mediatrici della concentrazione di CO2 nell'atmosfera, e questo valore è strettamente legato al cambiamento climatico.

La capacità di risposta delle piante all'ambiente unita alla loro straordinaria capacità di sopravvivenza ha portato alcuni ricercatori, ma soprattutto divulgatori, a parlare di intelligenza delle piante. Biologi teorici o sperimentalisti con un approccio riduzionistico alla scienza, psicologi e filosofi della scienza danno attualmente risposte diverse.

Gli animali non sono gli unici ad avere il "dono della parola". Ma cosa si “dicono” le piante? La risposta a questa (apparentemente) bizzarra domanda potrebbe contribuire a nutrire noi e il mondo. Le piante sono organismi sorprendentemente comunicativi e interagiscono costantemente tra loro e con l'ambiente circostante. Nonostante non dispongano del sistema nervoso centralizzato che consente agli animali di comunicare, le piante utilizzano segnali chimici, fisici ed elettrici per scambiarsi informazioni e coordinare le loro attività.

L'intelligenza vegetale racchiude una serie di abilità affascinanti che evidenziano la natura complessa e dinamica della vita vegetale. Mentre le piante non possono possedere coscienza o capacità cognitive come gli animali, la loro capacità di percepire, adattarsi e comunicare dimostra la notevole intelligenza inerente al mondo botanico. L'intelligenza vegetale si riferisce alla capacità delle piante di percepire e rispondere al loro ambiente in modi complessi che possono sembrare intelligenti.

ECCO ALCUNI PUNTI CHIAVE DA CONSIDERARE

COMUNICAZIONE: le piante possono comunicare tra di loro e con altri organismi inclusi noi umani attraverso segnali chimici. Noi umani rispondiamo agli odori esotici e all'esibizione di un bel colore. Un po' anche quando una pianta viene attaccata da insetti, può rilasciare sostanze chimiche nell'aria per allertare le piante vicine, permettendo loro di preparare le loro difese.

ADATTAMENTO: le piante mostrano comportamenti adattativi per ottimizzare la loro crescita e sopravvivenza. Possono regolare i loro modelli di crescita in risposta ai cambiamenti di luce, acqua e nutrienti per garantire il loro benessere generale.

MEMORIA: alcuni studi suggeriscono che le piante hanno una forma di memoria che permette loro di ricordare le esperienze passate e di regolare di conseguenza le loro risposte. Questa abilità simile alla memoria aiuta le piante ad anticipare le sfide future e ad adattarsi alle condizioni mutevoli.

APPRENDIMENTO: sebbene le piante non imparano nello stesso modo in cui fanno gli animali, possono imparare dal loro ambiente e modificare il loro comportamento in base alle esperienze passate. Questo processo di apprendimento aiuta le piante a ottimizzare l'allocazione delle risorse e a migliorare le loro possibilità di sopravvivenza.

RISOLUZIONE DEI PROBLEMI: le piante dimostrano capacità di risoluzione dei problemi navigando tra ostacoli per raggiungere la luce solare, accedendo alle fonti idriche e competendo per risorse con altre piante. Questi comportamenti mostrano le strategie sofisticate che le piante impiegano per sopravvivere nel loro ambiente.

TIPOLOGIE DI COMUNICAZIONE
Per reagire agli input del proprio ambiente, le piante comunicano attraverso varie parti: radici, stelo, foglie, fiori e frutti. Invece della trasmissione di segnali attraverso un sistema nervoso come il nostro, la comunicazione tra le piante è di tipo “idraulico”, afferma Simon Gilroy, professore di botanica presso l’Università del Wisconsin, a Madison.

Le foglie rilevano i predatori o i cambiamenti di luminosità o sonori, e le radici monitorano le condizioni sotterranee (problemi a livello di nutrienti, acqua e – anche qui – predatori).

I segnali elettrici viaggiano attraverso il movimento delle sostanze chimiche presenti in questi “tubi”, spiega Courtney Jahn, biologa e direttrice del programma dell’NSF che studia le interazioni tra le piante.
Le radici, ad esempio, possono rilevare una condizione di siccità e dire alle foglie di limitare la traspirazione e risparmiare l’acqua.

I ricercatori possono osservare questa comunicazione elettrica posizionando degli elettrodi in due punti diversi di una pianta. Sono stati addirittura realizzati degli strumenti in grado di tradurre tali cariche elettriche in suoni udibili.

Quando una pianta è ferita, la lesione produce dei segnali elettrici, spiega Gilroy. Inoltre, se sono in contatto, le piante possono trasmettere questi segnali elettrici l’una all’altra.

Sia la cosiddetta venere acchiappamosche che le piante sensibili al tocco (come la Mimosa pudica) trasmettono segnali elettrici quando vengono toccate, afferma Jahn: la prima si chiude per imprigionare la propria preda, mentre la M. pudica si muove per scacciare gli insetti.

All’interno delle piante, inoltre, sono attive sostanze chimiche tra cui gli ormoni
Un ormone chiamato auxina viene prodotto dalla cima della pianta e scende verso il basso, per dire ai germogli che stanno cercando di venire alla luce qual è la direzione giusta. Quando c’è una minaccia imminente, come ad esempio la predazione da parte di insetti, la pianta deve reagire velocemente per non essere mangiata interamente. In tali condizioni di stress molte piante producono l’ormone chiamato acido jasmonico, che indica loro di iniziare a produrre una tossina per difendersi. Alcune specie animali possono percepire la reazione delle piante al pericolo (un topo attraverso l’udito, un insetto attraverso il gusto), quasi come se sentissero qualcuno che grida “ahi!” in lontananza. È difficile stabilire se tali segnali vengano emessi prevedendo o meno un ricevente.

VOCI ULTRASONICHE
La comunicazione con l’ambiente circostante può aiutare le piante a sopravvivere. In primavera, le loro fioriture appariscenti segnalano a insetti e animali che i loro fiori sono pronti all’impollinazione.

I ricercatori hanno scoperto che con speciali microfoni progettati per rilevare i richiami dei pipistrelli è possibile ascoltare anche le piante. Un’ampia gamma di specie, dai pomodori ai cactus, in condizioni di stress emettono suoni a livello ultrasonico udibili da insetti come le falene e da mammiferi come pipistrelli e topi. Gli scienziati hanno studiato tali suoni per cercare nuovi metodi di diagnosi, trattamento e monitoraggio che non implichino il dover toccare le piante.

Noi umani non siamo in grado di udire i messaggi della comunicazione vegetale, ma possiamo annusarli. Quando viene tagliata, l’erba rilascia delle sostanze chimiche gassose: un fragrante segnale di pericolo che per noi è piacevole perché lo associamo alle giornate all’aperto nella bella stagione. Le piante rilasciano simili sostanze anche quando vengono mangiate dai bruchi e, quasi come in risposta a questa richiesta di aiuto, quando altri insetti lo notano li predano.

Questo segnale odoroso appartiene a un gruppo di sostanze chimiche dette “volatili”, che possono coprire grandi distanze sotto forma di gas sia in superficie che sottoterra. Ogni specie di pianta ha la propria miscela di composti volatili.

Natalia Dudareva, biochimica della Purdue University, afferma che questi composti hanno molteplici funzioni diverse: possono attrarre gli impollinatori quando i fiori sono pronti e indirizzarli verso quelli che ancora non sono stati impollinati. I composti volatili della frutta attirano creature che se ne cibano – e che poi ne distribuiscono i semi. Inoltre, sono emessi anche dalle foglie per “intossicare” e mandare via i predatori (pensate a come reagite quando vi trovate vicino a qualcuno che si è messo troppo profumo).

I ricercatori hanno scoperto anche che tramite i composti volatili le piante possono inviare messaggi su minacce specifiche come la predazione. È stato osservato che le piante che si trovano nelle immediate vicinanze di un esemplare vegetale che sta emettendo dei composti volatili si preparano a difendersi da una minaccia prima di percepirla direttamente.

Le piante, inoltre, possono riconoscere attraverso i composti volatili i propri simili e cambiare di conseguenza il proprio comportamento. Ad esempio, riconoscono la propria “prole” e l’aiutano a crescere, invece di competere con essa per le risorse: così spiega Andrea Clavijo McCormick, responsabile della ricerca presso la Facoltà di agricoltura e ambiente della Massey University.

Le piante rilasciano composti volatili anche sotto terra. Inviano un segnale di “benvenuto” ai funghi sotterranei – presenti soprattutto nelle foreste – che quindi arrivano e avvolgono le radici. Molti funghi possono estendersi e raggiungere sostanze nutrienti, passandoli alla pianta in cambio degli zuccheri che questa produce attraverso la fotosintesi.

RIMANIAMO IN CONTATTO
Un albero in una foresta forma relazioni con vari tipi di funghi diversi, ognuno collegato a molteplici alberi, creando una rete micorrizica (da “myco” che in greco significa fungo e “rhiza” radice), spiega Cathie Aime, professoressa di micologia presso la Purdue University e direttrice a rotazione del programma dell’NSF.

Le “conversazioni” più interessanti avvengono quando i funghi incontrano le radici. Si è osservato tra le due parti uno scambio di frammenti di RNA piccolo, che altera l’espressione genica nell’altro organismo. Se il fungo è un alleato, comunica “puoi fidarti di me” e aiuta la pianta a crescere; se è un nemico, il piccolo RNA annienta i geni di difesa della pianta in modo da poterla attaccare più facilmente, afferma Rawat.

Quando più alberi sono collegati tra loro tramite un fungo possono condividere le risorse. Il carbonio è stato tracciato nel suo percorso da un più vecchio “albero nutrice” – attraverso le reti fungine – a un altro albero, troppo giovane per raggiungere una buona fonte di luce ed eseguire la fotosintesi.

Sottoterra, le piante comunicano anche con i microbi: come i funghi, questi vengono attratti dalle radici e vi si attaccano formando una sorta di biofilm. I batteri che promuovono la crescita, ad esempio, possono stimolare le difese della pianta, aumentando la sua resistenza alle malattie.

La ricerca sul microbioma sotterraneo delle piante è ancora all’inizio, e le informazioni che riusciremo a ottenere potranno aiutarci ad arricchire il suolo per nutrire la nostra popolazione in costante crescita.

WOOD WIDE WEB: la rete micorrizica (associazione fungo-pianta)
“Micorrizica” da “myco”, che significa fungo in greco, e “rhiza”, che significa radice, indicano l’intima relazione tra funghi e radici degli alberi.

Inizia a farsi largo l’idea che le piante di un ecosistema siano in qualche modo connesse e che riescano a “comunicare” tra di loro attraverso una fitta rete di radici, che ricorda il sistema neurale, inviando e ricevendo informazioni grazie all’aiuto di alcuni funghi. È questa l’idea alla base del Wood Wide Web, teorizzato per la prima volta scienziata canadese Suzanne Simard, poi sostenuta da decine di studiosi dopo di lei.

La teoria alla base del Wood Wide Web sostiene che ci sia una somiglianza tra il funzionamento della rete internet e quella del micelio sotterraneo. Il micelio è l’apparato vegetativo dei funghi che vive pochi centimetri al di sotto del suolo e che permette la comunicazione tra radici anche molto distanti tar loro.

La ricerca pubblicata dalla scienziata canadese su Nature ha infatti dimostrato le capacità di alcuni alberi di mantenere altissimi livelli di connessioni neurali con altre piante.

L’incredibile rete di funghi che si estende per chilometri, unisce gli alberi tra loro, si fa veicolo di informazione e anche di trasferimento delle risorse e delle sostanze nutritive.

Gli esperimenti di Suzanne Simard hanno dimostrato la capacità di alcuni alberi, chiamati Hub, di mantenere le connessioni con una grandissima quantità di esemplari e specie diverse, permettendo di creare una vera e propria economica sotterranea di scambi. Il ruolo dei funghi, in questa rete, è fondamentale. Essi sono incapaci di svolgere la fotosintesi, ma hanno tantissime altre qualità che permette loro di “scambiare favori” con le piante. Barattano acqua, minerali e sostanza chimiche in cambio di zuccheri e carbonio, a cui non avrebbero accesso senza la fotosintesi, e si fanno portatori di messaggi in caso di pericolo, come per esempio l’imminenza di un attacco da parte di parassiti.

Se il nome del Wood Wide Web riprende, dunque, quello della rete internet è perché in qualche modo la ricorda. La fitta rete di connessioni, di passaggi di informazioni scambiate tra piante diverse e tra piante e funghi, permette agli ecosistemi di sopravvivere, di condividere risorse e di aiutarsi a vicenda. Un sistema intelligente e ingegnoso da cui dovremmo imparare anche noi.

Le piante, gli alberi e tutti gli esseri viventi che compongono il Wood Wide Web ci insegnano una lezione non da poco. L’obiettivo, per qualunque essere vivente, è la sopravvivenza. Nella loro millenaria esperienza nell’abitare la nostra Terra fin da molto prima della comparsa degli esseri umani o di altri animali, le piante hanno sperimentano tutti i migliori modi per sopravvivere, e sono giunte a conclusioni diverse dalle nostre. Esse, infatti, non comunicano tra di loro, non si scambiano informazioni o addirittura sostanze nutritive per altruismo, non è certamente questa la loro natura. Semplicemente, l’evoluzione ha dimostrato loro che la collaborazione è molto più efficace della competizione per perseguire gli obiettivi di sopravvivenza.

Se una pianta è in possesso di un eccesso di un determinato minerale, e una sua vicina ha invece una carenza di quella stessa sostanza, offrirgliela non toglierà nulla alla prima ma garantirà la sopravvivenza della seconda, che a sua volta offrirà acqua o carbonio a chi ne avrà bisogno. Gli ecosistemi, dunque, sopravvivono perché collaborano, perché mettono a disposizione del gruppo le proprie risorse, perché si aiutano a vicenda.

Nel nostro mondo degli umani, avanzato sì, ma non più di quello vegetale, non abbiamo ancora appreso la lezione che le piante ci insegnano da millenni, ovvero che l’unico modo per sopravvivere è collaborare, e non combattere. Perché nessuno ci perde e tutti ci guadagnano.

Fonti: https://www.nationalgeographic.it/come-comunicano-le-piante e https://www.botanicaldrygarden.com/

Bibliografia:
• Rhodes C. J. (2017). The whispering world of plants: 'The Wood Wide Web'. Science progress, 100(3), 331–337.
• Simard, Suzanne W.; Perry, David A.; Jones, Melanie D.; Myrold, David D.; Durall, Daniel M.; Molina, Randy (August 1997). "Net transfer of carbon between ectomycorrhizal tree species in the field". Nature. 388 (6642): 579–582
• Mancuso, S. Verde brillante – Sensibilità e intelligenza del mondo vegetale Giunti editore
• Non tutti gli alberi dormono allo stesso modo: la scansione laser terrestre ad alta risoluzione temporale mostra differenze nel movimento notturno delle piante (https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2017.01814/full)
• La scansione laser notturna a breve intervallo suggerisce una periodicità sub-circadiana del turgore degli alberi (https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15592324.2018.1439655)

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