Angiosperme: come si sono evolute e perché sono così importanti per la salvaguardia della vita

Oggi, le piante da fiore (o angiosperme) costituiscono circa i quattro quinti di tutte le piante verdi presenti sulla Terra, ma per miliardi di anni non c’erano affatto: ora i biologi sono stati in grado di tracciare definire la rapida affermazione delle angiosperme negli ultimi 140 milioni di anni.

Un “albero del tempo” di piante da fiore mostra in dettaglio come è avvenuto questo enorme sconvolgimento botanico, che ha prodotto le 300.000 specie così come noi le conosciamo. Per elaborare la cronologia, i ricercatori hanno riunito la più grande raccolta mai realizzata di reperti fossili di angiosperme, 238 in totale, rinvenuti in un lavoro di ricerca durato moltissimi anni.

“I fossili sono i reperti più importanti necessari per comprendere l’evoluzione delle angiosperme. Precedenti studi, riguardanti l’argomento, utilizzavano solo da 30 a 60 fossili e volevamo aumentare questo numero in modo significativo per stabilire uno standard più elevato per la calibrazione dei fossili documentando ogni parte del processo evolutivo“, afferma il biologo evoluzionista Hervé Sauquet, dell’Università del New South Wales.

Oltre ad accumulare centinaia di reperti fossili, il team ha anche confrontato l’albero del tempo con oltre 16 milioni di punti di dati geografici che indicano quali piante stanno fiorendo e dove, con quali tempi, e i luoghi d’origine della loro evoluzione.

Prendendo in considerazione 435 famiglie di piante da fiore in tutto, il grafico (in copertina n.d.r) mostra i lignaggi moderni che sono emersi circa 100-90 milioni di anni fa, prima che si diversificassero nelle specie di fioritura dei giorni nostri, circa 66 milioni di anni fa: questa è la differenza tra l’età della ‘radice‘ di una specie (quando ha avuto origine) e l’età della sua “corona“ (quando ha iniziato a diversificarsi nelle specie che conosciamo oggi).

I ricercatori sono stati in grado di notare queste differenze di tempo nel loro diagramma ad albero e sono stati anche in grado di confermare l’idea che le angiosperme hanno avuto origine in ambienti tropicali anche se le foreste pluviali di oggi, che sono dominate da piante fiorite, sono apparse solo relativamente di recente nella storia della Terra.

“Stimando sia l’età del gambo che della corona per le famiglie di angiosperme, abbiamo trovato una differenza tra 37 e 56 milioni di anni tra le origini familiari e l’inizio della loro diversificazione nelle specie viventi che vediamo oggi“, afferma la biologa evoluzionista Susana Magallón, del National Autonomous Università del Messico.

È stato ipotizzato che il dominio mondiale delle piante da fiore sia stato ritardato fino a dopo l’età dei dinosauri, per poi incrementare la velocità di sviluppo circa 66 milioni di anni fa. Sotto questo aspetto, le angiosperme sono una comparsa relativamente tardiva tra le piante. Considerando che le piante da fiore rappresentano ora la principale fonte di cibo per la maggior parte degli organismi terrestri, compresi gli esseri umani, possiamo capire meglio il loro processo evolutivo.

“Ammettiamolo, le angiosperme stanno scomparendo dal nostro Pianeta“, ha detto a Suzannah Lyons alla ABC Science,  botanico evoluzionista dell’Università della Florida, non coinvolta nello studio: “La loro sopravvivenza è la nostra sopravvivenza, la loro morte è la nostra morte“.

La comparsa delle piante da fiore

Come ci spiega “Le scienze”, l15’eccezionale successo evolutivo delle piante da fiore (angiosperme) subito dopo la loro comparsa durante il Cretaceo fu la conseguenza di una ristrutturazione del genoma che ne ridusse molto le dimensioni. E’ la conclusione a cui sono giunti Kevin A. Simonin e Adam B. Roddy, rispettivamente alla San Francisco State University e alla Yale University, al termine di uno studio pubblicato su “PLoS Biology”.

Le oltre 400.000 specie in cui si suddividono oggi le angiosperme affondano le radici nella enorme diversificazione a cui andarono incontro, nel giro di soli cinque milioni di anni, subito dopo la loro apparizione nella documentazione fossile, circa 130 milioni di anni fa.

La rapidità con cui si è manifestata questa diversificazione ha sempre lasciato perplessi i biologi, tanto che Darwin, in una lettera del 1879 all’amico Joseph Hooker, illustre botanico e presidente della Royal Society, la definì un “abominevole mistero”.

Negli ultimi trent’anni è stato dimostrato che le piante da fiore hanno tassi di fotosintesi molto più elevati delle altre piante, che permettono loro di crescere più velocemente e battere così la concorrenza di felci, conifere e altre gimnosperme che avevano dominato gli ecosistemi per centinaia di milioni di anni.

L’efficienza metabolica delle angiosperme è legata in particolare alle loro foglie specializzate che permettono un trasporto più rapido dell’acqua e un migliore assorbimento dell’anidride carbonica.

La causa di questa catena di mutamenti nella fisiologia vegetale però non era ancora chiara. Attraverso un’analisi degli studi che si sono concentrati sui diversi aspetti di quei mutamenti, Simonin e Roddy hanno scoperto che l’aumento di efficienza metabolica era sempre associato a una riduzione della dimensione delle cellule vegetali. La riduzione, inoltre, era a sua volta correlata a una diminuzione delle dimensioni del genoma della pianta.

Ricostruendo quindi a ritroso l’evoluzione del genoma di un campione di alcune centinaia di specie, i ricercatori hanno calcolato che il rimpicciolimento del genoma ha interessato solo le piante da fiore ed è iniziato proprio 140 milioni di anni fa, in coincidenza con la loro comparsa.