Il nuovo albero genealogico dei regni delle piante
Progetto spiega i fiori, identifica una “Eva” verde

Di Rick Weiss
Scrittore del Washington Post
Giovedì 5 agosto 1999; Pagina A01

Gli scienziati hanno rilasciato ieri l’analisi più completa di come le 1 milione di specie di piante del mondo siano legate le une alle altre, ribaltando teorie di vecchia data su come le prime alghe unicellulari siano progredite in dimensioni e complessità per diventare i vistosi alberi e fiori che si trovano oggi all’apice dell’evoluzione vegetale.

Forse la cosa più sorprendente è che lo sforzo quinquennale di mappare l’intero albero genealogico di tutte le piante – che coinvolge più di 200 scienziati in 12 paesi – ha determinato che un fiore tropicale raro e precedentemente non annunciato è il parente vivente più vicino della prima pianta da fiore della Terra.

L’inaspettata scoperta sradica entrambe le principali teorie su come fosse il primo fiore, e apparentemente risolve quello che Charles Darwin chiamava “l’abominevole mistero” di come le piante abbiano fatto il salto dalla primitiva monotonia verde alla piena esuberanza floreale. Quella trasformazione globale ha alimentato un’esplosione di diversità tra gli insetti e altri animali così come le piante.

La nuova analisi, presentata al 16° Congresso Botanico Internazionale a St. Louis, arriva anche alla conclusione stridente che ci sono almeno tre regni vegetali separati piuttosto che uno, come la maggior parte degli studenti delle scuole superiori viene insegnato oggi.

Si scopre che le piante hanno invaso la terra non direttamente dal mare, come molti scienziati avevano pensato, ma dall’acqua dolce, dove hanno trascorso milioni di anni a prepararsi per i rigori dell’esistenza terrestre.

E si conclude che le molte famiglie di piante verdi che vivono oggi sulla terraferma non discendono da distinti inizi evolutivi, ma da una singola “Eva” verde, una vicina parente della quale vive ancora oggi nei laghi incontaminati come fece più di un miliardo di anni fa.

Il progetto conferma anche una scoperta controintuitiva, proposto per la prima volta sei anni fa, che i funghi – tra cui lievito e funghi – sono più strettamente correlati alle persone che sono alle piante.

“Questo è il primo completo, coordinato, tentativo su larga scala per ricostruire uno dei principali rami della vita,” ha detto Brent Mishler, un professore di biologia integrativa presso l’Università della California a Berkeley e un portavoce del progetto “Deep Green” finanziato dal governo federale.

Al di là della gratificazione intellettuale che viene con la comprensione di come le piante del mondo sono correlate, le nuove scoperte potrebbero avere benefici pratici, ha detto Peter Raven, direttore del Missouri Botanical Garden, che ospita la riunione di una settimana di 4.000 botanici.

Per esempio, Raven ha detto, ha senso per i botanici che cercano nuovi composti medicinali per concentrarsi sulle piante strettamente correlate a quelle già note per avere proprietà terapeutiche. Ma questo approccio è stato ostacolato dalla mancanza di un accurato albero genealogico.

Inversamente, i conservazionisti preoccupati per l’accelerazione dell’estinzione delle piante vogliono preservare i semi e altre risorse genetiche da una vasta gamma di piante. Ma per decidere dove concentrare i loro sforzi, hanno bisogno di sapere quali piante rappresentano i rami più disparati dell’albero genealogico botanico.

Gli esperti di controllo delle erbacce potrebbero essere in grado di organizzare attacchi più efficaci contro le nuove specie invasive se sapessero a quali specie i nuovi parassiti sono legati e quali tipi di diserbanti funzionano su questi parenti stretti.

“È la capacità di confrontare che dà significato a tutto in biologia”, ha detto Raven.

Il nuovo lavoro è stato reso possibile dai recenti progressi nella cladistica, un campo in cui gli scienziati confrontano i tratti più evolutivamente rilevanti tra i vari organismi piuttosto che quelli più ovvi, come facevano i tassonomisti vecchio stile. Confrontando i tratti chiave, come i tessuti che conducono l’acqua o la forma dei fiori in diverse specie, viventi e fossilizzate, gli scienziati possono determinare quando e dove nuovi “rami” sono spuntati dall’albero genealogico in continua diversificazione.

Altrettanto importanti sono stati i progressi nella genomica, un campo che traccia i cambiamenti nella disposizione dei geni nel corso dei millenni, permettendo ai biologi molecolari di tracciare le orme dell’evoluzione.

Mishler ha avvertito che i biologi specializzati nella classificazione evolutiva sono notoriamente polemici e che il nuovo quadro dell’evoluzione delle piante presentato è destinato a cambiare con l’arrivo di nuovi dati e altre teorie. Ma a differenza degli sforzi precedenti, ha detto, “questi nuovi alberi genealogici indicano davvero la relazione, non solo la somiglianza superficiale.”

Il nuovo lavoro getta una luce particolarmente drammatica sulla comparsa delle piante da fiore (che si ritiene siano sorte circa 135 milioni di anni fa) dai loro predecessori non fioriti (che persistono oggi come pini e piante affini).

Fino ad ora, gli scienziati avevano pensato che il primo fiore assomigliasse molto alle magnolie o alle ninfee di oggi, entrambe prive di molte delle parti specializzate che si trovano nei fiori più moderni. Nessuno aveva sospettato che il dibattito tra questi due campi sarebbe stato risolto dalla comparsa di un parente ancora più primitivo, un piccolo fiore color crema chiamato Amborella, una sola specie del quale vive sull’isola del Sud Pacifico della Nuova Caledonia.

Quattro gruppi di scienziati ieri hanno offerto una forte prova che Amborella – probabilmente impollinata all’inizio da coleotteri preistorici – appartiene al ramo più basso dell’albero della famiglia delle piante da fiore, con tutti gli altri fiori apparsi più tardi nella storia e “in alto” in quell’albero. Le piante da fiore hanno un vantaggio rispetto alle altre perché i loro semi sono protetti all’interno di un frutto carnoso.

Altri ricercatori hanno presentato dati che mostrano che le piante verdi (comprese tutte le piante terrestri), le piante rosse e le piante marroni (soprattutto alghe e alghe), si sono evolute da tre diverse piante unicellulari, e quindi meritano di essere considerate regni individuali.

I funghi, compresi funghi e lievito, costituiscono anche un regno indipendente. Ma sotto il nuovo sistema, alcuni ex funghi (come le cosiddette muffe melmose) sono stati spostati nel regno delle piante brune.

“I funghi sono stati ridotti”, ha detto Mishler. “

I ricercatori alla riunione hanno anche presentato dati che indicano che le piante verdi primitive, unicellulari, si sono spostate in acqua dolce prima di prendere d’assalto la terra. Negli stagni sono diventate multicellulari, ottenendo il vantaggio di avere cellule che possono specializzarsi in compiti specifici, tra cui imparare a trattenere l’acqua, una tattica di sopravvivenza cruciale per la vita sulla terraferma.

Molti assalti alla terra possono essere stati fatti, ma solo una linea di piante è sopravvissuta per diversificarsi in ogni pianta terrestre conosciuta oggi. Nuovi dati indicano che la madre di quella linea, la “Eva” delle piante verdi, era qualcosa di molto simile ai cosiddetti coleocheti di oggi, minuscole piante verdi delle dimensioni di una capocchia di spillo e spesse appena una cellula, che richiedono acqua fresca completamente priva di inquinanti.

Alcuni benefici pratici possono venire da una migliore comprensione di come le piante hanno fatto la transizione alla terra, ha detto Mishler. Le prime piante ad arrampicarsi sulla terraferma, i semplici muschi, sono estremamente resistenti all’essiccazione, anche più delle piante superiori, che hanno perso alcune di queste capacità più tardi nell’evoluzione. Gli scienziati stanno ora cercando di identificare i geni nei muschi che potrebbero essere allevati nelle colture per renderli più resistenti alla siccità.