Gli alberi trasmettono i «ricordi ambientali» alla nuova generazione

Nel corso della loro vita, gli alberi non solo riescono ad adattarsi a nuove condizioni, ma addirittura a trasmettere il «ricordo» di un ambiente modificato alla generazione successiva. I ricercatori dell’Istituto federale di ricerca per la foresta, la neve e il paesaggio WSL sono stati in grado di dimostrare per la prima volta questa sorprendente abilità. Il risultato è promettente, perché sembra che gli alberi riescano ad adattarsi meglio del previsto ai cambiamenti climatici.

L’attuale riscaldamento globale sta avanzando in modo troppo veloce rispetto alla facoltà degli organismi longevi come gli alberi di adattarsi alle nuove condizioni di vita a livello genetico nel quadro della loro evoluzione. Si tratta di un processo che ha bisogno di molte generazioni. Ad ogni modo, per fortuna gli alberi – come tutte le piante – sono in grado di reagire in modo molto flessibile all’ambiente in cui vivono, ad es. sviluppando più radici nei periodi di siccità o più foglie quando le condizioni migliorano per crescere più forti. Questi adattamenti specifici ambientali non vengono tuttavia trasmessi per via ereditaria alla progenie; il materiale genetico trasmesso contiene solo l’abilità che consente all’albero di adattarsi da solo.

Per molto tempo la teoria generalmente riconosciuta è stata quella che le conquiste fatte dall’albero venissero perse dalla generazione successiva. Solo negli ultimi anni sono stati scoperti negli animali e anche nell’uomo dei meccanismi grazie ai quali le reazioni ai cambiamenti ambientali vengono trasmesse alle future generazioni. Si tratta di piccole molecole, i cosiddetti gruppi metilici, che si legano ai filamenti di DNA e influiscono su quali geni debbano essere usati di più o di meno. Questi modi di metilazione vengono trasmessi alla progenie tramite ovuli, spermi o pollini.

«Trasmissione ereditaria» senza geni

Per la prima volta i ricercatori del WSL hanno dimostrato l’esistenza di questa facoltà anche negli alberi forestali, non direttamente a livello molecolare, ma sulla base degli effetti osservati. A tal fine il team di ricercatori si è servito di un esperimento pluriennale di irrigazione del WSL. Nella foresta del Pfynwald (Vallese), dove i pini silvestri crescono in condizioni di siccità estrema, dal 2003 gli scienziati del WSL irrigano in maniera selettiva determinate parcelle boschive. In una parte di queste, l’irrigazione è stata interrotta nuovamente dopo 10 anni. Questo esperimento a lungo termine offre le condizioni ottimali per studiare gli adattamenti delle piante a condizioni più secche e più umide.

Il team guidato da Arun Bose ha raccolto le pigne delle piante madri, ne ha prelevato i semi e li ha fatti germogliare. Una parte delle piantine è quindi cresciuta in serra con diverse condizioni idriche, luminose e termiche, un’altra parte nel Pfynwald all’interno di parcelle non irrigate. Il risultato nella serra è stato evidente: la progenie di piante madri abituate alla siccità è cresciuta molto meglio con poca acqua, perché ha prodotto più massa radicale. Tuttavia, in presenza di un sufficiente approvvigionamento idrico la generazione proveniente da piante cresciute sulle parcelle irrigate si trovava in vantaggio, perché aveva prodotto più aghi. Le piantine provenienti da piante genitrici che avevano subito un’interruzione dell’irrigazione si trovavano esattamente in mezzo.

«Questa è la prima prova che le piante genitrici trasmettono le informazioni ambientali alla progenie, che così possono cavarsela meglio nelle concrete condizioni di vita», afferma l’ecologo Arthur Gessler, responsabile dello studio e del gruppo WSL Crescita delle foreste e clima. «Sin dall’inizio, la progenie è preparata ad affrontare la situazione prevista.» Altri possibili fattori di vantaggio di determinati alberi, ad es. maggiori riserve di energia nei semi, sono stati esclusi dal ricercatori: tutti i semi avevano infatti lo stesso peso.

Allenamento per il genoma

Il processo di metilazione del DNA viene spiegato da Gessler come «una specie di allenamento per il genoma». Il potenziale genetico è identico per tutti gli individui ma, grazie alla metilazione, il materiale genetico «conosce» i geni che aumentano le chance di sopravvivenza e che devono essere pienamente sfruttati all’inizio della crescita. Attualmente i ricercatori stanno accertando presso altre istituzioni se anche per gli alberi si tratta effettivamente di questo meccanismo molecolare.

Il potenziale di adattamento presenta però anche dei limiti, come ha dimostrato l’estate estremamente siccitosa e calda del 2018 durante la quale si sono svolti gli esperimenti nel Pfynwald. In quel periodo sono infatti morte numerose piantine, indipendentemente dalle loro piante genitrici. «Nel Pfynwald i pini silvestri vivono al margine più secco del loro areale di diffusione», sottolinea Gessler. Se il futuro il clima dovesse diventare ancora più caldo e secco, neanche l’intelligente tattica di metilazione sarà in grado di arrestare la moria dei pini silvestri nel Vallese.