Tra le piante usate in medicina vi è la menta. Essa appartiene alla famiglia delle Lamiacae. Si tratta di un gruppo eterogeneo di erbe usate in vari campi, non solo medico, ma anche culinario e ornamentale.
La famiglia di erbe della menta, che comprende salvia, rosmarino, basilico e persino piante legnose come il teak, fornisce un’esplosione stimolante al nostro senso dell’olfatto e del gusto. I ricercatori della Michigan State University hanno scoperto che l’evoluzione di queste piante ha diversificato le loro caratteristiche naturali specializzate attraverso l’evoluzione della loro chimica, aprendo la possibilità di usi futuri in campi come la medicina e la produzione di pesticidi.
La famiglia della menta
Björn Hamberger e James K. Billman Jr. sono rispettivamente professore associato MD, Endowed Professor presso il College of Natural Science. I luminari hanno spiegato: “Le persone riconoscono facilmente i membri della famiglia della menta per i loro metaboliti specializzati. I metaboliti sono un modo efficiente per le piante di difendersi perché non possono scappare”.
Il lavoro di Hamberger
Dal 2016, Hamberger studia metaboliti specializzati nelle piante chiamati terpenoidi, che sono essenziali per proteggere le piante da predatori e agenti patogeni e sono anche ingredienti comuni in prodotti agrochimici verdi e sostenibili, antiossidanti, cosmetici e fragranze. Hamberger ha lavorato con Robin Buell, un ex ricercatore di genomica MSU ora all’Università della Georgia , che ha sequenziato diversi genomi di piante di menta.
Questa collaborazione con il team di Buell ha portato gli studenti laureati di Hamberger, Abigail Bryson ed Emily Lanier, a scoprire come si sono evoluti diversi genomi della famiglia della menta e come queste sostanze chimiche sono emerse negli ultimi 60-70 milioni di anni.
L’evoluzione delle piante
Hamberger ha precisato: “Nel corso di milioni di anni, le piante si sono adattate e si sono evolute per le loro particolari nicchie in cui prosperano, e ciò significa che queste sostanze chimiche sono diverse e si sono chiaramente adattate al loro ambiente. Quindi, cerchiamo di identificare e scoprire percorsi per questi metaboliti specializzati prodotti dalle piante”.
Adottando un approccio interdisciplinare, Bryson ha identificato l’organizzazione genomica della biosintesi dei terpenoidi e Lanier ha analizzato i percorsi chimici. Insieme, Lanier e Bryson hanno scoperto qualcosa di molto insolito nel genoma della bacca di bellezza della famiglia della menta.
Ha un grande cluster di geni biosintetici. Un BGC è un gruppo di geni localizzati vicini nel genoma che sono coinvolti nelle stesse vie metaboliche. Questi geni sono come le singole perle di una collana: separati eppure connessi. Inoltre, Bryson e Lanier hanno trovato varianti di questo BGC in altre sei specie della famiglia della menta.
Il punto di Bryson
Bryson ha specificato: “Stiamo imparando che la posizione fisica dei geni all’interno del genoma è importante. Può guidare l’evoluzione di percorsi metabolici specializzati nella pianta, portando a una vasta diversità di interessanti composti vegetali naturali”. I BGC sono ben noti nel mondo batterico ma il loro ruolo nelle piante non è completamente compreso.
Il cluster BGC della pianta Beautyberry contiene geni che codificano due distinti percorsi terpenoidi. Il team ha scoperto che questi terpenoidi si accumulano in varie parti della pianta, come le foglie e le radici, e possono svolgere ruoli distinti nell’adattamento.