Ecco come le piante creano la cellulosa

 

 

Creano strutture portanti che consentono di crescere, proprio come in edilizia si creano i muri portanti e il tetto prima di “costruire” la casa.

 

Finanziata dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, la nuova scoperta svela i meccanismi molecolari che le piante usano per intrecciare catene di cellulosa in strutture simili a cavi chiamate “microfibrille”.

Queste microfibrille forniscono un supporto cruciale alle pareti cellulari delle piante terrestri e consentono loro di aumentare la pressione all’interno delle loro cellule. Questa pressione fa crescere le piante verso il cielo. La ricerca è stata effettuata dalla School of Medicine dell’Università della Virginia (UVA).

“La cellulosa è il polimero più abbondante prodotto naturalmente, e il suo blocco costitutivo, il glucosio, è un prodotto diretto della fotosintesi che cattura l’anidride carbonica dall’atmosfera”, ha detto il ricercatore Jochen Zimmer, del Dipartimento di Fisiologia molecolare e fisica biologica della UVA.

“Comprendere, a livello molecolare, come viene prodotta la cellulosa ci consente di personalizzare la sua biosintesi per alterare le proprietà fisiche della cellulosa, ottimizzare il sequestro del carbonio o estrarre l’energia immagazzinata per alimentare i processi artificiali”.

La cellulosa ha accompagnato e plasmato l’evoluzione umana fin dagli albori. Viene utilizzata per produrre materiali da costruzione, vestiti, carta, additivi alimentari e persino strumenti medici. Il polimero non si dissolve in acqua e i microbi hanno difficoltà a scomporlo. Questi sono solo alcuni esempi delle proprietà uniche dei materiali di cellulosa.

Zimmer e colleghi hanno fatto luce su come le piante creano questo materiale essenziale. La cellulosa è composta da molecole di glucosio, uno zucchero semplice, incatenate insieme, ma la nuova ricerca traccia i meccanismi molecolari utilizzati dalle piante per incatenare le molecole di zucchero secondo uno schema. In sostanza, gli scienziati hanno seguito passo passo le “fabbriche” che le piante usano per produrre cellulosa e trasportarla sulle loro superfici cellulari.

Queste fabbriche che sintetizzano cellulosa si trovano all’interno della membrana cellulare per consentire poi il trasporto del prodotto fuori della cellula.

Le fabbriche, secondo i ricercatori, producono tre catene di cellulosa con parti situate all’interno della cellula. Trasportano anche i polimeri sulla superficie cellulare attraverso canali che attraversano il confine cellulare. Questi canali rilasciano le catene di cellulosa verso un singolo punto di uscita per allinearle in sottili “protofibrille”, cavi fibrillari. Le protofibrille emergono, come il dentifricio da un tubo, come un filo. Vengono quindi assemblati con molte altre microfibrille per svolgere le loro funzioni essenziali nella parete cellulare.

Le proto e le microfibrille di cellulosa hanno uno spessore di pochi nanometri: un nanometro è un miliardesimo di metro. Ma la loro forza è nei loro numeri. Le piante producono microfibrilla dopo microfibrilla per sostenere le loro cellule. Una volta assemblata, la struttura risultante è molto robusta.

Le fabbriche di cellulosa sono troppo piccole per essere viste da un microscopio ottico convenzionale. Per mapparle, Zimmer e colleghi hanno sfruttato la potenza del microscopio elettronico Titan Krios della UVA. “Stiamo già affrontando condizioni ambientali in rapido cambiamento che incidono sull’agricoltura e sulla sicurezza alimentare in tutto il mondo. In futuro, comprendere come le piante operano a livello molecolare sarà sempre più importante per la salute della popolazione “, ha affermato Zimmer. “Ora è più importante che mai investire in scienze delle piante”.