Perché le piante si muovono? Gli scienziati risolvono un antico mistero che lasciava perplesso Charles Darwin

Uno studio ha rivelato che i movimenti irregolari del girasole lo aiutano a localizzare la luce solare, fornendo informazioni sul comportamento delle piante e sui potenziali benefici agricoli.

In un nuovo studio, fisici statunitensi e israeliani potrebbero essere riusciti a trovare una spiegazione per uno strano comportamento nella crescita delle piante, un mistero che ha sconcertato lo stesso Charles Darwin durante gli ultimi decenni della sua vita.

A molte persone le piante possono sembrare statiche e anche un po’ noiose. Ma la materia verde in realtà si muove molto. Se guardi un video time-lapse di una piantina di girasole che germoglia dal terreno, ad esempio, non cresce dritta. Invece, quando un girasole cresce, la sua corona gira in tondo, si attorciglia in spirali e, in generale, si contorce, anche se molto lentamente.

Ora, i ricercatori guidati da Orit Peleg dell’Università del Colorado Boulder e Yasmin Meroz dell’Università di Tel Aviv hanno scoperto un ruolo per questi movimenti caotici, noti anche come “rotazioni”. Negli esperimenti in serra e nelle simulazioni al computer, il gruppo ha dimostrato che i girasoli beneficiano della rotazione per cercare zone di luce solare nell’ambiente circostante.

“Molte persone non tengono veramente conto del movimento delle piante, perché noi come esseri umani tipicamente guardiamo le piante con il frame rate sbagliato”, ha detto Peleg, uno degli autori dello studio e professore associato presso il BioFrontiers Institute e il Dipartimento di Informatica. Scienza.

Il team ha pubblicato i suoi risultati il ​​15 agosto sulla rivista Revisione fisica X.

Questi risultati potrebbero un giorno aiutare gli agricoltori a elaborare nuove strategie per coltivare una serie di colture in modo più efficiente.

“Il nostro team lavora molto sulle interazioni sociali negli sciami di insetti e in altri gruppi di animali”, ha affermato Chantal Nguyen, autrice principale e ricercatrice post-dottorato presso BioFrontiers.

“Ma questa ricerca è particolarmente interessante perché vediamo dinamiche simili nelle piante. Sono radicate nel terreno.”

La scelta di Darwin

Le piante in genere non si muovono come gli animali, ha aggiunto Nguyen, ma si muovono invece crescendo in direzioni diverse nel tempo. Questo fenomeno affascinò Darwin molto tempo dopo il suo ritorno dal viaggio sulla nave da guerra Beagle. Secondo i resoconti storici.

Nel 1860, Darwin, che allora soffriva di una serie di malattie che limitavano la sua mobilità, trascorreva giornate intere ad osservare le piante nella sua casa. Ha piantato semi di cetrioli e altre piante. ClassificareHanno quindi monitorato il modo in cui le loro corone si muovevano di giorno in giorno e le mappe risultanti sembravano casuali e folli.

“Traggo un sacco di piacere dai miei ricci – è proprio il tipo di fastidio che mi si addice.” Scrisse ad un amico nel 1863.

Che Darwin fosse divertito o meno, non riusciva a spiegare perché alcuni dei suoi capelli fossero attorcigliati.

È un mistero che ha lasciato perplesso anche Meroz, fisico di formazione. Uno studio condotto nel 2017 Questa ricerca l’ha indirizzata nella giusta direzione. In questa ricerca, gli scienziati guidati dall’Università di Buenos Aires hanno coltivato filari di girasoli in condizioni anguste. Hanno scoperto che le piante si disponevano in modo naturale e coerente secondo uno schema a zigzag, quasi come i denti di una cerniera. È probabile che questa disposizione aiuti le piante a massimizzare il loro accesso alla luce solare come gruppo.

Miroz si è chiesto se le vibrazioni delle piante potessero essere il motore che guida tali modelli nella crescita delle piante.

“Per le piante rampicanti è chiaramente una questione di trovare dei supporti a cui aggrapparsi”, ha detto Miroz, professore di scienze vegetali e sicurezza alimentare. “Ma per le altre piante non è chiaro perché ne valga la pena”.

Ecco che arriva il sole

Per scoprirlo, lei e i suoi colleghi hanno piantato in file girasoli di cinque settimane. Quindi, come Darwin prima di loro, hanno mappato il movimento delle piante durante la settimana.

Successivamente, Nguyen e Bligh hanno sviluppato un programma per computer per analizzare i modelli che governano la crescita dei girasoli. I ricercatori sono stati anche in grado di utilizzare simulazioni al computer per vedere cosa accadrebbe se i girasoli si muovessero più o meno – in altre parole, se si muovessero in modo casuale o secondo uno schema lento e costante.

Il gruppo ha scoperto che se le piante digitali non si muovessero affatto, si allontaneranno tutte l’una dall’altra in linea retta. Al contrario, se si muovono molto, cresceranno in modo casuale. Ma se si muovono con la giusta dose di casualità, i girasoli formano quella caratteristica forma a zigzag, che nelle piante vere fornisce un ampio accesso alla luce solare. Nguyen ha spiegato che le piante sembrano girare su se stesse per trovare da dove proviene la luce migliore, e poi crescere in quella direzione.

“Quando si aggiunge un po’ di rumore al sistema, si consente alla pianta di esplorare l’ambiente circostante e di stabilirsi in quelle configurazioni che consentono a ciascuna pianta di trovare la massima esposizione alla luce. Ciò porta a questo bellissimo motivo a zigzag che vediamo”, ha detto. .

Negli esperimenti futuri, i ricercatori testeranno come crescono i girasoli in disposizioni più complesse. Da parte sua, Miroz è felice di vedere che le piante vengono apprezzate per la loro capacità di muoversi e influenzare.

“Se vivessimo tutti sulla stessa scala temporale delle piante, potresti camminare per strada e vederle muoversi”, ha detto. “Probabilmente tutti abbiamo piante come animali domestici.”

Riferimento: “I cerchi rumorosi facilitano l’evitamento autoregolato delle ombre nei girasoli” di Chantal Nguyen, Imre Dromi, Ahron Kempinski, Gabriela E. C. Gall, Orit Peleg e Yasmin Meroz, 15 agosto 2024, Revisione fisica.
DOI: 10.1103/PhysRevX.14.031027