Un nuovo studio condotto dai ricercatori del Sainsbury Laboratory dell’Università di Cambridge, recentemente pubblicato su Science Advances, rivela affascinanti dettagli sulla formazione dei petali nei fiori come l’ibisco. Gli scienziati hanno scoperto che i petali dei fiori utilizzano un’impronta invisibile stabilita molto presto nella loro formazione per determinare le dimensioni dei bulbilli, un pre-modello essenziale che può influenzare significativamente la capacità del fiore di attrarre le api impollinatrici.
La ricerca
La ricerca ha dimostrato che le api sono più attratte dai petali di dimensioni maggiori rispetto a quelli più piccoli, volando il 25% più velocemente tra fiori artificiali con petali più grandi. Questo aumento di velocità potrebbe migliorare l’efficienza sia delle api che dei fiori. I disegni sui petali, come macchie, strisce e occhi di bue, guidano gli insetti verso il centro del fiore, dove si trovano nettare e polline, aumentando le probabilità di una pollinazione riuscita.
Nonostante la loro rilevanza, si conosce sorprendentemente poco sulla formazione e l’evoluzione dei disegni sui petali. Utilizzando come modello una piccola pianta di ibisco, i ricercatori hanno analizzato piante strettamente imparentate con la stessa dimensione del fiore ma con tre varianti di motivo a occhio di bue di dimensioni diverse: H. richardsonii, con un occhio di bue piccolo che copre il 4% del disco del fiore; H. trionum, con un occhio di bue medio che copre il 16%; e una linea transgenica di H. trionum, con un occhio di bue grande che copre il 36%.
Il pre-modello del fiore
Lo studio ha rivelato che sulla superficie del petalo si forma un pre-modello molto presto nella fase di sviluppo del fiore, prima che il petalo mostri un colore visibile. Questo pre-modello agisce come una tela “da dipingere”, con regioni predeterminate per sviluppare colori e texture specifici prima che le differenze diventino evidenti. I ricercatori hanno anche scoperto che le piante possono controllare e modificare con precisione la forma e la dimensione di questi disegni, con implicazioni per l’evoluzione delle piante. Ottimizzando questi disegni, le piante potrebbero ottenere un vantaggio competitivo nell’attrarre impollinatori o iniziare a attirare diverse specie di insetti.
Edwige Moyroud, a capo del gruppo di ricerca, ha dichiarato: “Se un tratto può essere prodotto con metodi diversi, l’evoluzione ha più possibilità di modificarlo e creare diversità, come un artista con un’ampia tavolozza o un costruttore con una vasta gamma di strumenti“. Lo studio mira a comprendere come la natura genera biodiversità attraverso la variazione nei disegni a occhio di bue.
I disegni dei petali dell’Ibisco
Lucie Riglet, autrice principale dello studio, ha approfondito il meccanismo alla base dei disegni dei petali dell’ibisco analizzando i tre tipi di fiori con disegni a occhio di bue di dimensioni diverse. Riglet ha scoperto che il pre-modello inizia come una piccola regione a forma di mezzaluna molto prima che l’occhio di bue sia visibile sui petali.
“Nello stadio più precoce che abbiamo potuto sezionare, i petali hanno circa 700 cellule e sono ancora di colore verdastro, senza pigmento viola visibile e senza differenze nella forma o nelle dimensioni delle cellule – ha dichiarato Riglet – quando il petalo si sviluppa ulteriormente fino a raggiungere le 4.000 cellule, non ha ancora alcun pigmento visibile, ma abbiamo identificato una regione specifica in cui le cellule erano più grandi di quelle vicine: questo è il pre-modello. Queste cellule sono importanti perché segnano la posizione del confine dell’occhio di bue, la linea sul petalo dove il colore cambia da viola a bianco: senza un confine non c’è occhio di bue.”
Il modello computazionale
Un modello computazionale sviluppato da Argyris Zardilis ha fornito ulteriori spunti, dimostrando che l’ibisco può variare le dimensioni dell’occhio di bue molto presto durante la fase di pre-modellazione o modulare la crescita in una delle due regioni dell’occhio di bue, regolando l’espansione o la divisione delle cellule in fasi successive dello sviluppo. Riglet ha confrontato il successo dei diversi disegni a occhio di bue nell’attrarre impollinatori utilizzando dischi di fiori artificiali che imitavano le tre diverse dimensioni dell’occhio di bue.
“Le api non solo preferivano gli occhi di bue medi e grandi rispetto a quelli piccoli, ma visitavano anche i petali di fiori più grandi il 25% più velocemente – ha evidenziato Riglet – il foraggiamento richiede molta energia e quindi se un’ape può visitare 4 fiori piuttosto che 3 nello stesso tempo, probabilmente questo è vantaggioso per l’ape e anche per le piante.”
Strategie evolutive
I ricercatori suggeriscono che queste strategie di pre-modellazione potrebbero avere radici evolutive profonde, influenzando la diversità dei modelli floreali tra le specie. Il prossimo passo del gruppo di ricerca di Moyroud sarà identificare i segnali responsabili della generazione di questi primi modelli e verificare se meccanismi simili siano utilizzati in altri organi vegetali, come le foglie.
“Questa ricerca non solo avanza la comprensione della biologia delle piante, ma sottolinea anche le intricate connessioni tra le piante e il loro ambiente, mostrando come disegni naturali precisi possano essere fondamentali per la sopravvivenza e l’evoluzione delle specie – ha affermato Moyroud – per esempio, l’H. richardsonii, con l’occhio di bue più piccolo delle tre piante di ibisco studiate, è una pianta originaria della Nuova Zelanda in pericolo di estinzione. Anche H. trionum si trova in Nuova Zelanda, ma non è considerato nativo; è ampiamente distribuito in Australia e in Europa ed è diventato una pianta infestante naturalizzata in Nord America. Sono necessarie ulteriori ricerche per determinare se le dimensioni maggiori dei bulbilli aiutino H. trionum ad attrarre più impollinatori e a migliorare il suo successo riproduttivo.“