A 50 metri di profondità la luce è un bene raro. L’acqua assorbe quasi completamente le radiazioni rosse e infrarosse, lasciando arrivare soprattutto quelle blu, meno favorevoli alla fotosintesi. Eppure Posidonia oceanica continua a crescere formando praterie estese e altamente produttive, fondamentali per la biodiversità del Mediterraneo e per la capacità del mare di immagazzinare carbonio. Come ci riesca è rimasto a lungo un quesito aperto.
Ora uno studio pubblicato su Nature Communications fornisce una risposta. Il lavoro, coordinato dalla Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli e dall’Università di Verona, con il contributo del Consiglio nazionale delle ricerche e del Politecnico di Milano, ha individuato il meccanismo evolutivo che consente alla posidonia di sfruttare in modo estremamente efficiente la poca luce disponibile sui fondali.
Un apparato fotosintetico fuori dal comune
La ricerca, intitolata “Structural and Spectral Adaptation of the Seagrass Posidonia oceanica Photosystem I to Seabed Light”, mostra che, nel corso dell’evoluzione, la pianta ha modificato la struttura del fotosistema I, uno dei complessi molecolari responsabili della fotosintesi.
Grazie a un sistema di raccolta della luce più esteso rispetto a quello delle piante terrestri, la posidonia riesce a intercettare un numero maggiore di fotoni. Un vantaggio indispensabile in un ambiente dove la luminosità è limitata, ma che comporta anche una difficoltà: aumentando le dimensioni dell’antenna fotosintetica, cresce la distanza che l’energia deve percorrere per raggiungere il centro di reazione, con il rischio di disperdersi lungo il tragitto.
L’adattamento che fa la differenza
Per capire come la pianta superi questo limite, i ricercatori hanno utilizzato la spettroscopia bidimensionale elettronica (2DES), una tecnica che permette di seguire il trasferimento dell’energia su scale temporali di pochi femtosecondi, ossia milionesimi di miliardesimo di secondo.
Le analisi hanno evidenziato un adattamento molecolare molto preciso. Nel corso dell’evoluzione, la posidonia ha progressivamente abbandonato alcune particolari conformazioni della clorofilla, note come “forme spettrali rosse“, diffuse nelle piante terrestri, selezionando invece configurazioni capaci di accelerare il trasferimento dell’energia verso il centro di reazione della fotosintesi. Il risultato è un sistema che compensa le maggiori dimensioni dell’antenna e mantiene elevata l’efficienza fotosintetica anche nelle condizioni di luce più difficili.
Per arrivare a questo risultato, i ricercatori hanno ricostruito per la prima volta, con risoluzione atomica, la struttura tridimensionale del fotosistema I della posidonia mediante crio-microscopia elettronica.
Dal mare ai campi coltivati
La storia evolutiva della Posidonia oceanica è singolare. Tra 70 e 100 milioni di anni fa alcuni gruppi di piante superiori, dopo essersi adattati alla vita sulla terraferma, tornarono a colonizzare l’ambiente marino, dando origine alle praterie sommerse che oggi caratterizzano gran parte del Mediterraneo.
La ricerca suggerisce che quelle trasformazioni potrebbero avere ricadute oltre l’ecologia marina. Comprendere i meccanismi che consentono alla posidonia di utilizzare la luce con un’efficienza così elevata potrebbe infatti offrire nuovi strumenti alla biologia sintetica applicata alle colture agrarie. Riprodurre adattamenti analoghi nelle piante coltivate significherebbe migliorare l’utilizzo della radiazione disponibile, aumentando la produttività senza ampliare le superfici agricole.
Si tratta, per ora, di una prospettiva di ricerca. Ma è una dimostrazione di come lo studio degli ecosistemi marini possa produrre conoscenze utili anche in ambiti apparentemente lontani. Le praterie di posidonia sono già considerate essenziali per la salute del Mediterraneo; da oggi raccontano la storia di un’evoluzione capace di trovare soluzioni che la scienza sta iniziando ad approfondire.
