Difese chimiche

da unpodichimica Posted on marzo 18, 2013 di 

Il meccanismo bizzarro che governa la vita, sintetizzabile in “mors tua vita mea”, rende infatti indispensabile il possesso di ottimi e raffinati meccanismi di difesa per assicurare  la significativa permanenza di una qualsiasi specie su questo complicato pianeta Terra.

Sorvolando sulle implicazioni filosofiche, mistiche o comunque deliziosamente astratte che le mie affermazioni potrebbero suscitare,  voglio qui parlare di alcuni meccanismi di difesa: farò quindi cenno ad un’affascinante arma posseduta dalle  piante. Parlerò poi dell’olio  girinidale e dei metodi che i chimici   utilizzati  per sintetizzarlo e studiarlo e, finalmente concluderò dissertando (?) dell’efficace e repellente sistema di difesa della puzzola.

Piante in guerra. L’immobilismo che le caratterizza rende difficile  il riconoscere, alle piante, lo status di vivente (anche se chi ha provato a piantare fragole in terra o in un vaso,  si è probabilmente  accorto della loro capacità di migrare  alla ricerca della posizione più favorevole!).  E visto che non possono fuggire, urlare , combattere, sembrano messe lì apposta per essere divorate, abbattute, estirpate. Le si pensa  quindi assolutamente indifese contro l’avidità di famelici  insetti erbivori almeno quanto lo  sono alla nostra avidità. Certo il fatto che alcune di loro abbiano sviluppato  spine fa già riflettere   ma, andando un po’ più al cuore del problema  ci si accorge di come  loro, le piante, a dispetto dell’ apparenza, siano riuscite a sviluppare sistemi ben più complessi e affascinanti di difesa.

Il meraviglioso silenzio del regno vegetale è solo un ulteriore esempio di incomunicabilitàpiante che parlano e ascoltano

fra abitanti dello stesso pianeta. Le piante parlano: lo fanno mandando nell’aria molecole  che funzionano da segnale d’allarme per altre piante e da richiamo per eserciti alleati. Messaggi chimici  che solo recentemente gli scienziati stanno iniziando a decriptare.

Sinomoni ( dal greo syn =insieme e ormao= stimolo) è il nome che viene dato a questa categoria di composti allelo-chimici ( utili cioè a chi li emette  e a chi li riceve) che danno voce alle piante. Ma andiamo con ordine.

tabella difese

Nel corso della loro evoluzione le piante hanno sviluppato diversi e interessanti sistemi di difesa. In questa tabella vengono indicati i tre sistemi, che sono sia di tipo costitutivo che indotto dall’attività degli insetti stessi. Le piante, quindi, possono ostacolare direttamente l’ attività dell’erbivoro con spine e tricomi oppure possono agire per via biochimica attraverso la presenza di metaboliti tossici nei tessuti,  oppure possono fare qualcosa di veramente straordinario.

Si chiamano difese indotte  quelle che agiscono in risposta all’attività esercitata dal fitofagodifesa contro fito

sulla pianta. È stato infatti  osservato che l’attacco di questi insetti su una pianta ospite può determinare un cambiamento quantitativo o qualitativo dei composti volatili prodotti dai tessuti vegetali. La pianta percepisce l’azione dell’insetto e le sostanze chimiche, da questi emesse, funzionano da elicitori ovvero stimolano la risposta difensiva della pianta. In questo caso si parla di herbivory induced plant volatiles (HIPVs composti vegetali volatili indotti dagli erbivori).

Gli HIPVs giocano un ruolo molto importante nelle interazioni tra pianta e fi-
tofago. In alcuni casi essi agiscono come mezzo di difesa diretto, avendo un’azione repellente nei confronti dell’insetto; in altri casi funzionano da SOS chiamando in difesa insetti carnivori e parassiti dei fitofagi. Interessante poi  il messaggio che le piante,  attaccate dall’insetto, mandano alle altre piante  affinchè preparino le difese.

Ma quali sono le molecole coinvolte in questo straordinario  mecanismo? Come si può immaginare il percorso è estremamente complesso e coinvolge molte specie chimiche con funzioni differenti. D’altra parte una lingua prevede l’uso di  molti vocaboli e il linguaggio dei vegetali non fa eccezione. Farò cenno quindi solo ad alcune di queste  molecole: capisco , il rischio è quello di tradurre in vegetalese la classica, inutile frase inglese ” The book is on the table”ma  vi fornirò siti in cui approfondire la conoscenza della lingua e darvi quindi la possibilità di fare lunghe conversazioni con la  rosa ” variegata Bologna” che rende unico il vostro giardino.

In seguito all’attacco di questi fitofaci  le piante emettono i sinomoni, cioè le sostanze volatili di cui abbiamo finora parlato. Una parte di queste sostanze è poco specifica (perchè è la risposta sia all’attacco di insetti che a ferite di tipo meccanico) ed è quella formata in prevalenza da molecole a sei atomi di carbonio ( alcoli, esteri ). L’altra serie di sostanze è invece quella degli HIPVs in risposta esclusiva agli attacchi fitofagi. Sono infatti attivate (elicitor)  dall’azione di nutrizione o adirittura di riproduzione degli insetti.  Queste particolari sostanze sono i terpeni

279px-Isoprene_Structural_Formulae_V.1.svgPresentiamo i terpeni:  sono  biomolecole rappresentate come polimeri dell’ isoprene e possono essere lineari, ciclici, o combinati; in presenza di gruppi carbonili, azotati o di idrossili,terpeni 

vengono chiamati terpenoidi.

Dal punto di vista  biologico, poi,  sono stati individuati due meccanismi di risposta all’assalto degli insetti fitofagi, 

aspirina



 

 









che prendono il nome dalla molecola prodotta 

alla fine del ciclo: meccanismo dell’acido salicilico (aspirina!) indotto dagli insetti succhiatori come gli afidi e il meccanismo dell’acido jasmonico in risposta agli attacchi di masticatori quali coleotteri, lepidotteri e ditteri.

 

acido jasmonico


Approfondire lo studio di questi meccanismi potrebbe portare a produrre varietà di piante resistenti agli attacchi degli insetti. E’ quindi un settore di ricerca importante e in continuo sviluppo.

Per quanto mi riguarda tutto ciò fa nascere in me un dubbio amletico: riuscirò ad addentatare un sedano con la stessa noncurante spavalderia di un tempo?

Passiamo ora all’altro argomento annunciato nell’introduzione:

l’ olio girinidale. Da dove ho tirato fuori questo nome dal sapore vagamente alchemico? Da uno splendido libro”La chimica allo specchio” scritto da Roald Hoffman premio Nobel per la chimica nel 1981. Nessuna alchimia in quell’appellativo