Cinquecento anni e non sentirli: piccole piante artiche ricrescono sotto un ghiacciaio
Le bryophyte totipotenti emerse dai ghiaccia in ritirata si comportano come cellule staminali
[29 Maggio 2013]
Catherine La Farge, Krista Williams, John England, dei dipartimenti scienze biologiche e scienze della Terra e dell’atmosfera dell’università dell’Alberta hanno studiato il diffuso ritiro dei i ghiacciai nell’Arcipelago artico canadese che dal 2004 ha subito una brusca accelerazione, in particolare i ghiacciaio dello Sverdrup Pass, nel centro del’Isola di Ellesmere Island,nel Nanavut, dove il rapido ritiro dei ghiacciai (da 2 metri all’anno nel 1990 a 4,1 metri nel 2009) ha esposto intere comunità vegetali intatte.
Da queste ricerche ne è venuto fuori l’affascinante studio “Regeneration of Little Ice Age bryophytes emerging from a polar glacier with implications of totipotency in extreme environments” pubblicato su Proceeding of the National Academy of Sciences (Pnas) nel quale il team canadese spiega che la datazione al radiocarbonio dei vegetali trovati sul terreno lasciato libero dal ghiacciaio riporta la loro sepoltura alla Piccola era glaciale, cioè al 1550 – 1850 dc. Gli insiemi di bryophyte, un gruppo di embriofite, il gruppo più diversificato tra piante non vascolari), riesumati dagli scienziati «Hanno una eccezionale integrità strutturale ed una notevole ricchezza di specie (60 di 144 taxa esistenti nello e Sverdrup Pass) – si legge su Pnas – Anche se le popolazioni sono spesso scolorite (annerite), alcune hanno sviluppato apici verdi dello stelo o rami laterali che suggeriscono in ricrescita in vivo»». Questa rigenerazione spontanea delle piante da poche cellule vitali è ben nota nei muschi, ma fino ad ora non era mai stata osservato in esemplari vecchi fino a 500 anni.
Per testare la vitalità biologica di queste popolazioni vegetali della Piccola era glaciale che emergono dal margine di ghiacciaio, i ricercatori hanno raccolto del materiale per fare esperimenti di crescita in vitro e dicono che « I nostri risultati includono una rigenerazione di successo unica per le briofite subglaciali dopo 400 anni di sepoltura nel ghiaccio. Questa scoperta dimostra la capacità totipotente delle briofite, la capacità di differenziarsi in uno stato meristematico (analogo alle cellule staminali) e di sviluppare una nuova pianta. Negli ecosistemi polari, la ricrescita del tessuto di briofite sepolte dal ghiaccio per 400 anni amplia significativamente la nostra comprensione del loro ruolo nella ricolonizzazione di paesaggi polari (passati o presenti).
La rigenerazione delle briofite subglaciali amplia il concetto di “Ice Age refugia”, tradizionalmente relegato alla sopravvivenza delle piante terrestri nei siti di cui sopra e al di là dei margini del ghiacciaio. Uno studio del 1966 spiegò che «Nuovi germogli vigorosi di muschio appaiono in luoghi di crescita direttamente dal muschio morto sottostante» e concluse che la nuova crescita fosse il risultato della germinazione delle spore sia dormienti che migranti sui «Tappeti di muschio morti». La leader del team di ricerca, Catherine La Farge, curatrice del Cryptogan mic Herbarium dell’università dell’Alberta, ha ribaltato questa ipotesi di lunga data che tutte le piante che vengono esposte dal ritiro dei ghiacciai polari siano morte e che la ricrescita delle nuove piante vicino al margine dei ghiacciai fosse il risultato di una rapida colonizzazione da parte delle piante moderne delle aree vicine al ghiacciaio. Infatti, il team canadese della La Farge ha scoperto che il materiale vegetale di specie subglaciali sepolte sotto il ghiaccio tra 400 e 600 anni fa non era intatto, ma anche in condizioni non contaminate che suggerivano la possibilità di una ricrescita.
«In laboratorio sono stati quindi selezionati 24 campioni subglaciali per compiere esperimenti di coltura. 7 di questi campioni ha prodotto 11 culture che hanno rigenerato con successo 4 specie dal materiale di base originale – dice la La Farge – La ricrescita di queste briofite della Piccola era glaciale (come muschi ed epatiche) amplia la nostra comprensione degli ecosistemi del ghiacciaio come serbatoi biologici che stanno diventando sempre più importanti con il ritiro del ghiaccio mondiale. Sappiamo che le briofite possono rimanere dormienti per molti anni (per esempio, nei deserti) e poi vengono riattivate, ma nessuno si aspettava che ringiovanissero dopo quasi 400 anni sotto un ghiacciaio. Queste piante semplici ed efficienti, che sono in giro da oltre 400 milioni di anni, hanno evoluto una biologia unica per una resilienza ottimale.
Ogni cellula di briofita può riprogrammare sé stessa per avviare lo sviluppo di un’intera nuova pianta. Questo equivale alle cellule staminali nei sistemi faunistici. Questa constatazione amplifica il ruolo essenziale delle briofite negli ambienti polari ed ha implicazioni per tutte le regioni del permafrost del pianeta. Le briofite sono estremofile che possono prosperare dove non possono farlo altre piante, di conseguenza svolgono un ruolo fondamentale nella creazione, colonizzazione e mantenimento degli ecosistemi polari. Questa scoperta sottolinea l’importanza della ricerca, che ci aiuta a capire il mondo naturale, visto quanto poco ancora sappiamo sugli ecosistemi polari».