Legno di tensione: il "muscolo" usato dagli alberi per correggere la loro postura

La propriocezione è il senso attraverso il quale gli organismi viventi percepiscono la posizione delle proprie parti del corpo, e si è a lungo creduto che fosse una caratteristica esclusiva degli animali». Lo studio “Unifying model of shoot gravitropism reveals proprioception as a central feature of posture control in plants”, pubblicato nel 2012 su PNAS da un team di ricercatori francesi e danesi ha dimostrato che anche le piante possiedono questa capacità, e lo studio “Fluctuations shape plants through proprioception”, pubblicato nel 2021 su Science da un team di ricerca francese, ha accertato che è questo che permette alle piante di controllare la postura e di rimanere il più possibile dritte. Ma il meccanismo biologico che regola questa propriocezione era finora rimasto sconosciuto.

Il nuovo studio “Proprioception drives tension wood formation for autotropic straightening and postural control in trees”, pubblicato su New Phytologist da un team di ricercatori dell'Université Clermont-Auvergne, dell'Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) e dell’Université de Lorraine ha dimostrato che «Gli alberi sono in grado di correggere la curvatura che percepiscono nei loro fusti attraverso uno specifico processo biologico».

L’autore senior del nuovo studio. Bruno Moulia, direttore della ricerca all’INRAE, commenta: «Quello che abbiamo scoperto è un vero e proprio circuito sensomotorio che opera nelle parti legnose degli alberi! Una scarsa coordinazione nell'attivazione successiva del legno di tensione provoca un'eccessiva tensione interna, che può compromettere la qualità del legno. Questi risultati, pertanto, ridefiniscono la ricerca applicata volta a migliorare la qualità del legno... e a ottenere alberi che siano il più possibile dritti e rilassati, a prescindere dalle condizioni della vita!»

I ricercatori francesi evidenziano che «Le piante orientano la loro crescita in risposta a fattori che percepiscono, tra cui la gravità, la direzione della luce incidente e la propria forma, ovvero la propriocezione. Per studiare la propriocezione in modo isolato, è necessario eliminare tutti gli altri input sensoriali». Per rimuovere il senso di gravità e l'influenza della direzione della luce sugli alberi, gli scienziati hanno collocato gli esemplari utilizzati per lo studio in un'apposita configurazione sperimentale: una piattaforma orizzontale rotante attorno al loro asse, all'interno di una sfera inondata di luce proveniente simultaneamente da tutte le direzioni.

Inizialmente sono stati messi dei giovani pioppi in posizione orizzontale, col tempo, gli alberi si sono incurvati verso l'alto, riportando le loro cime in posizione verticale. Gli scienziati spiegano ancora: «Questo movimento è guidato da un particolare tipo di legno: il legno di tensione. Esso agisce come un muscolo che, contraendosi, esercita una forza di trazione sulla parte superiore del fusto, causandone la curvatura verso l'alto».

Dopo circa dieci giorni, una volta che gli alberi avevano raggiunto un grado di curvatura sufficiente, sono stati trasferiti nel dispositivo sperimentale. Nelle settimane successive, i fusti si sono gradualmente raddrizzati, tornando ad avere una forma rettilinea.

Gli scienziati hanno esaminato l'anatomia del legno formatosi durante questo processo di raddrizzamento e dicono che «La formazione del legno di tensione sulla parte superiore, che aveva causato la curvatura del fusto verso l'alto, si è interrotta con l'attivazione del dispositivo, mentre sul lato opposto si è formato un legno identico in tutto e per tutto. Quest'ultimo sembra funzionare come un muscolo antagonista, generando una forza di trazione nella direzione opposta e riportando progressivamente il fusto in posizione rettilinea. La formazione del legno di tensione è un processo biologico complesso, regolato a livello cellulare e che si sviluppa attraverso diverse fasi successive. Il processo è inoltre regolato dalla propriocezione della pianta».

Finora si riteneva che il legno di tensione si formasse solo sulla parte superiore del fusto, causandone la curvatura verso l'alto. È possibile osservarlo, ad esempio, alla base degli alberi che crescono sui pendii montani. ALL’INRAE scrivono che «Questo studio dimostra che il legno di tensione può svolgere ruoli antagonistici, analogamente ai muscoli degli animali che mantengono la postura e consentono i movimenti. I risultati mostrano che le piante combinano percezioni precise dell'ambiente circostante (come la luce e la gravità) con la consapevolezza della propria forma. Integrano ed elaborano queste informazioni per attivare il legno di tensione in diverse direzioni, raggiungendo o mantenendo così la postura più appropriata. Queste capacità fondamentali contribuiscono alla resilienza degli alberi di fronte a eventi estremi che possono alterarne la posizione, come tempeste o frane, una caratteristica di particolare importanza nel contesto dei cambiamenti climatici. I risultati aprono inoltre nuove prospettive per la selezione di piante coltivate in base alla loro propriocezione, favorendo le piante che rimangono erette e, ad esempio, contribuendo a contrastare l'allettamento nelle colture cerealicole che possono ritrovarsi schiacciate al suolo al termine della stagione di crescita, causando perdite di raccolti.

Uno degli autori del nuovo studio, Félix Hartmann, ingegnere di ricerca all’INRAE, conclude: «Svelare le straordinarie capacità degli alberi richiede una grande dose di ingegno. In questo progetto, ci siamo riusciti riunendo ricercatori di diverse discipline, con competenze e prospettive complementari. Questo richiede tempo e perseveranza, ma queste scoperte interdisciplinari dimostrano che lo sforzo vale la pena».