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La Welwitschia mirabilis, una pianta che “non può morire”, rivela i suoi segreti genetici

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Le foglie più longeve del regno vegetale si trovano solo nell’aspro e aridissimo deserto che attraversa il confine tra il sud dell’Angola e il nord della Namibia.

Un deserto non è, ovviamente, il luogo più ospitale in cui gli esseri viventi possano coltivare qualcosa, per non parlare di verdure a foglia verde, ma il deserto del Namib – il più antico del mondo con parti che ricevono meno di sei centimetri di precipitazioni all’anno – è il luogo che la Welwitschia mirabilis chiama casa.

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In afrikaans, la pianta si chiama “tweeblaarkanniedood“, che significa “due foglie che non possono morire“. Il nome è appropriato: la Welwitschia sviluppa solo due foglie con una durata di vita che può arrivare fino a diversi millenni.

La maggior parte delle piante sviluppa una foglia, e basta“, spiega Andrew Leitch, un genetista vegetale della Queen Mary University di Londra. “Questa pianta può vivere migliaia di anni e non smette mai di crescere. Quando smette di crescere, è morta“.

Si ritiene che alcune delle piante più grandi abbiano più di 3000 anni, con due foglie in costante crescita dall’inizio dell’età del ferro, quando fu inventato l’alfabeto fenicio e Davide fu incoronato re d’Israele.

Secondo alcuni resoconti, con la Welwitschia non c’è molto da vedere. Le sue due foglie fibrose, sbattute dai venti secchi del deserto e masticate da animali assetati, si sminuzzano e si arricciano nel tempo, conferendole un aspetto simile ad un polpo.

Un direttore dei Kew Gardens di Londra del XIX secolo osservò: “è indubbiamente la pianta più meravigliosa mai portata in questo paese e una delle più brutte“.

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Ma da quando è stata scoperta, la Welwitschia ha affascinato i biologi, tra cui Charles Darwin e il botanico Friedrich Welwitsch da cui prende il nome: si dice che quando Welwitsch incontrò per la prima volta la pianta nel 1859, “non poteva fare altro che inginocchiarsi sul terra ardente e guardala per il timore che un tocco si sarebbe rivelata frutto dell’immaginazione”.

In uno studio pubblicato questo mese su Nature Communications, i ricercatori riportano alcuni dei segreti genetici dietro la forma unica, l’estrema longevità e la profonda resilienza della Welwitschia.

Jim Leebens-Mack, un biologo vegetale dell’Università della Georgia non coinvolto nello studio, ha affermato che “questa ricerca ci fornisce una base per una migliore comprensione di come la Welwitschia fa tutte le cose folli che fa“.

Il genoma della Welwitschia riflette l’ambiente arido e povero di nutrienti in cui vive. E la sua storia genetica sembra corrispondere alla storia dell’ambiente

Circa 86 milioni di anni fa, dopo un errore nella divisione cellulare, l’intero genoma della Welwitschia è raddoppiato durante un periodo di grande aridità e siccità prolungata nella regione (forse la formazione del deserto del Namib stesso), racconta Tao Wan, un botanico del Fairy Lake Botanical Garden a Shenzhen, in Cina, e autore principale dello studio.
Come spiega il ricercatore, lo “stress estremo” è spesso associato a tali eventi di duplicazione del genoma.
Il dottor Leitch, coautore dello studio, ha aggiunto che i geni duplicati abbandonano le loro funzioni originali, assumendone potenzialmente di nuove.
Tuttavia, avere più materiale genetico ha un costo, ha detto il dottor Wan. “L’attività basilare per la vita è la replicazione del DNA, quindi avere un grande genoma comporta un notevole consumo energetico“, specialmente in un ambiente così duro.
A peggiorare le cose, una grande quantità del genoma di Welwitschia è costituito da sequenze di DNA “spazzatura” autoreplicanti chiamate retrotrasposoni.
Ora quella spazzatura deve essere replicata, riparata“, ha detto il dott. Leitch.
I ricercatori hanno rilevato una “esplosione” dell’attività dei retrotrasposoni tra uno a due milioni di anni fa, molto probabilmente a causa dell’aumento dello stress termico. Ma per contrastare questo, il genoma di Welwitschia ha subito diffusi cambiamenti epigenetici che hanno messo a tacere queste sequenze di DNA spazzatura, attraverso un processo chiamato metilazione del DNA.
Questo processo, insieme ad altre forze selettive, ha drasticamente ridotto le dimensioni e i costi di manutenzione energetica della libreria duplicata di DNA di Welwitschia, ha detto il dott. Wan, dandogli “un genoma molto efficiente e a basso costo“.
Lo studio ha anche scoperto che la Welwitschia presenta altre modifiche genetiche nascoste nelle sue foglie.
La foglia media cresce dagli apici della pianta o dalle punte del suo stelo e dei suoi rami. Ma la punta di crescita originale della Welwitschia muore e le foglie invece fuoriescono da un’area vulnerabile dell’anatomia della pianta chiamata meristema basale, che fornisce cellule fresche alla pianta in crescita, come spiega il dott. Wan.
Un gran numero di copie o un aumento dell’attività di alcuni geni coinvolti in un metabolismo efficiente, nella crescita cellulare e nella resilienza allo stress in quest’area possono aiutarla a continuare a crescere in condizioni di stress ambientale estremo.
In un mondo in via di riscaldamento, le lezioni genetiche che la Welwitschia ha da offrire possono aiutare gli esseri umani ad allevare colture più resistenti e meno assetate.
Quando vediamo che la pianta è in grado di vivere in questo ambiente per così tanto tempo e preservare il suo DNA e le sue proteine, sento davvero che forse possiamo trovare suggerimenti su come migliorare l’agricoltura“, ha detto il dott. Leebens-Mack.
Lo studio sottolinea anche l’importanza della ricerca guidata dalla curiosità. Quando incontri due foglie che crescono in un deserto contro ogni previsione, inginocchiati nel terreno in fiamme e dai un’occhiata più da vicino.
Da cose strane, scopri cose strane che ti aiutano a capire cose che non sapevi di non aver capito“, ha detto il dott. Leitch.

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