L’urbanizzazione innesca l’evoluzione delle piante?

L’urbanizzazione e le attività umane hanno trasformato una parte significativa del territorio terrestre, determinando la formazione di ambienti urbani. Questi ambienti urbani sono habitat creati dall’uomo che spesso impongono diverse pressioni selettive sui loro abitanti. Una caratteristica chiave di tali ambienti è la presenza di superfici impermeabili e che trattengono il calore create utilizzando mattoni, pietra, asfalto e cemento. In particolare, queste superfici formano isole di calore urbane, cioè regioni con temperature superficiali elevate. Un risultato inaspettato dello stress da calore è l’impatto sul comportamento, sulla fisiologia e sulle traiettorie evolutive degli organismi residenti. Sebbene numerosi studi abbiano indagato il ruolo dello stress termico urbano sull’evoluzione degli animali, i suoi effetti sull’evoluzione delle piante rimangono in gran parte inesplorati.

Per colmare questa lacuna, un team di ricercatori guidato dal professore associato Yuya Fukano della Graduate School of Horticulture, Università di Chiba, Giappone, ha studiato come le isole di calore urbane influenzano i colori delle foglie delle piante. Oxalis corniculata, conosciuto anche come l’acetosella strisciante. Questa pianta presenta diversi colori delle foglie che vanno dal verde al rosso e si trova sia negli spazi urbani che non urbani in tutto il mondo. La ricerca suggerisce che queste variazioni di colore servono come adattamento evolutivo per proteggere la pianta dallo stress ambientale. Inoltre, si ritiene che i pigmenti rossi (antociani) nelle foglie mitighino i danni indotti dal calore e dalla luce intercettando la luce e formando antiossidanti.

Per indagare su questa teoria evolutiva, il dottor Yuya Fukano e il suo team, composto dal dottor Wataru Yamori dell’Università di Tokyo, dal dottor Yuuya Tachiki della Tokyo Metropolitan University e dal dottor Kenta Shirasawa del Kazusa DNA Research Institute, hanno condotto osservazioni sul campo di la distribuzione del colore delle foglie nell’acetosella strisciante, nelle regioni urbane e non urbane su scala locale, paesaggistica e globale. I risultati del loro studio sono stati pubblicati in Progressi della scienza SU [date]. “Noi ho notato che le varianti dalle foglie rosse dell’acetosella strisciante crescevano comunemente vicino a superfici impermeabili nelle aree urbane ma raramente crescevano in terreni agricoli o spazi verdi dentro e intorno alla città,” dice il dottor Fukano, mentre discute le loro osservazioni. Il team ha identificato un modello in cui le varianti a foglia verde dell’acetosella strisciante dominavano gli spazi verdi mentre le loro controparti a foglia rossa dominavano i siti urbani di Tokyo sia a livello locale che paesaggistico. Dopo un ulteriore esame di un database online, il team ha scoperto che questi risultati geografici erano coerenti in tutto il mondo, confermando così un legame tra l’urbanizzazione e le variazioni di colore delle foglie nell’acetosella strisciante.

Ciò ha motivato il team a quantificare i benefici adattativi di queste variazioni di colore delle foglie esaminando la loro influenza sulla crescita della biomassa e sulla capacità fotosintetica in condizioni di stress termico e non di stress termico attraverso esperimenti di coltivazione controllati e non controllati.

Attraverso questi esperimenti, il team ha scoperto che le varianti a foglia rossa mostravano tassi di crescita superiori e una maggiore efficienza fotosintetica alle alte temperature, mentre le varianti a foglia verde prosperavano a temperature più basse. Di conseguenza, le varianti a foglia rossa tendono a prosperare nelle aree urbane con bassa densità di piante a causa dell’elevata tolleranza allo stress. È vero il contrario per le loro controparti a foglia verde, che mostrano una maggiore competitività di crescita in aree verdi rigogliose. “Sebbene questi risultati non cambieranno molto nell’immediato futuro, questo studio mette in mostra uno degli esempi più popolari di evoluzione continua che può essere osservato nelle aree urbane,” osserva il dottor Fukano.

Il team ha anche condotto analisi genetiche sull’intero genoma, che hanno indicato che la variante a foglia rossa di O. corniculata potrebbe essersi evoluto più volte dalla pianta ancestrale a foglia verde. Discutendo le implicazioni di questi risultati, il dottor Fukano afferma: “Le isole di calore urbane sono precursori del riscaldamento globale. Comprendere la rapida evoluzione adattativa degli organismi urbani alle alte temperature fornirà preziose informazioni sulle dinamiche degli ecosistemi e sulla produzione agricola sostenibile.”

Questi adattamenti allo stress da alta temperatura probabilmente si estendono oltre il colore delle foglie, garantendo così ulteriori ricerche su vari tratti delle piante per una comprensione completa dell’adattamento delle piante alle isole di calore urbane.