Oggi vorrei parlavi della ricerca di uno scienziato italiano all’estero. Il suo nome e’ Davide Bulgarelli. Davide studia le piante e cerca di capire come queste interagiscano con i batteri. Eh si, le piante non fanno mica tutto da sole, anche loro interagiscono con i batteri per “estrarre” sostanze nutritizie dal terreno. Dovete immaginare questo tipo d’interazione un po’ come i batteri che vivono nel nostro intestino e che ci aiutano a digerire il cibo.
Durante i suoi studi, Davide ha notato come gli stessi batteri fossero piu’ abbondanti in radici e foglie anche in piante che crescevano in posti diversi. Ovviamente questa non era una coincidenza, e capire il come e perche’ queste interazioni si formano potrebbe essere importante.
Il motivo e’ che la popolazione mondiale dovrebbe raggiungere 9.8 miliardi di persone entro il 2050, piu’ del 30% rispetto ad oggi. Generare cibo per tutti diventera’ una sfida anche contando che nei paesi emergenti aumentera’ anche l’urbanizzazione di aree rurali, quindi avremo meno superficie da dedicare all’agricultura e i terreni agricoli verranno sfruttati maggiormente.
I terreni non hanno quantita’ infinite di minerali, ecco perche’ oggi utilizziamo fertilizzanti per aumentare nei nostri terreni, le quantita’ di minerali essenziali per la crescita delle piante, come ad esempio fosfati e azoto. Variando artificialmente le composizione dei terreni non e’ una soluzione a lungo termine e puo’ creare problemi. In piu’ e’ un processo molto poco efficiente perche’ comunque le piante riescono ad assorbire meno del 5% del fosforo presente nei terreni (fonte1).
Oggi sappiamo che la percentuale di assorbimento puo’ essere aumentata grazie alla presenza di batteri e funghi nel terreno. Infatti fra le radici delle piante ed il terreno, c’e’ un’area chiamata rizosfera. E’ un’area con un alta densita’ di batteri e funghi che lavorano insieme per decomporre la materia organica del terreno e per fissare l’azoto e altri elementi, rendendoli disponibili e piu’ facilmente assorbibili dalle piante (Agler et al. 2016; Bulgarelli et al. 2012; Edwards et al. 2015).
Le piante comunque non sono solo i beneficiari passivi di quest’interazione, infatti uno studio in una vasta area e studiando centinaia di piante ha trovato che ci sono dei batteri/funghi che sembrano sempre essere presenti nei dintorni di determinate piante (Castrillo et al. 2017). Si e’ scoperto che queste piante producono sostanze organiche in grado di favorire la crescita di determinati batteri vicino le loro radici, in questo modo si assicurano che i batteri benigni siano sempre presenti.
Inoltre il proliferare di batteri benigni nella rizosfera funziona anche come meccanismo di difesa contro i batteri nocivi. Ci sono infatti migliaia di ceppi diversi di batteri che competono per i nutrienti, e favorendo la sopravvivenza dei ceppi benigni e’ un modo per rendere la vita piu’ difficile ai batteri nocivi.
Anche se solo di recente abbiamo imparato ad apprezzare questa convivenza batteri/piante e funghi, questa interazione e’ presente sul nostro pianeta da almeno 400 milioni di anni (Bonfante and Genre 2008), quindi ben prima della comparsa dell’uomo sul nostro pianeta.
Studi hanno rivelato che se una pianta cresce in presenza di determinati batteri, puo’ “imparare” ad assimilare nutrienti dal terreno in modo piu’ efficiente, e riescono a sopravvivere anche dopo essere trasferite in terreni piu’ poveri (Fonte1).
Questo porta ad un’altra considerazione, non e’ che modificando artificialmente la composizione dei nostri terreni stiamo anche un po’ “viziando” le nostre piante? La risposta e’ si, un’altro studio infatti ha dimostrato come rispetto all’orzo selvatico, le piante di orzo “addomesticate” hanno un microbioma diverso (Bulgarelli et al. 2015).
Se imparassimo non solo a curare la composizione dei terreni ma anche a sfruttare la presenza di batteri/funghi benigni in agricoltura potremmo generare colture piu’ efficienti ed ecosistemi in grado di autoregolarsi, senza dover artificialmente “dopare” i nostri terreni con fertilizzanti che spesso contengono anche metalli e altre sostanze radioattive e cancerogene che vengono trattenute dalle piante che poi arrivano sulle nostre tavole.
Fonti:
- Fonte 1 : https://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/51422/title/How-Manipulating-the-Plant-Microbiome-Could-Improve-Agriculture/
- Agler, Matthew T. et al. 2016. “Microbial Hub Taxa Link Host and Abiotic Factors to Plant Microbiome Variation” ed. Matthew K. Waldor. PLOS Biology 14(1): e1002352. http://dx.plos.org/10.1371/journal.pbio.1002352.
- Bonfante, Paola, and Andrea Genre. 2008. “Plants and Arbuscular Mycorrhizal Fungi: An Evolutionary-Developmental Perspective.” Trends in Plant Science 13(9): 492–98. http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1360138508001994.
- Bulgarelli, Davide et al. 2012. “Revealing Structure and Assembly Cues for Arabidopsis Root-Inhabiting Bacterial Microbiota.” Nature 488(7409): 91–95. http://www.nature.com/articles/nature11336.
- Bulgarelli et al. “Structure and Function of the Bacterial Root Microbiota in Wild and Domesticated Barley.” Cell Host & Microbe 17(3): 392–403. http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1931312815000311.
- Castrillo, Gabriel et al. 2017. “Root Microbiota Drive Direct Integration of Phosphate Stress and Immunity.” Nature 543(7646): 513–18. http://www.nature.com/doifinder/10.1038/nature21417.
- Edwards, Joseph et al. 2015. “Structure, Variation, and Assembly of the Root-Associated Microbiomes of Rice.” Proceedings of the National Academy of Sciences 112(8): E911–20. http://www.pnas.org/lookup/doi/10.1073/pnas.1414592112.