Posidonia, il segreto molecolare per fotosintetizzare nella luce blu

La Posidonia ha una storia evolutiva singolare. Tra 70 e 100 milioni di anni fa un gruppo di piante, dopo essersi adattato alla terraferma, tornò a vivere in mare. Questo doppio viaggio le ha trasformate e ha dato origine alle grandi praterie sommerse, alcune vecchie di oltre mille anni, che oggi sono ecosistemi fondamentali per la biodiversità e per lo stoccaggio del carbonio.

Il problema della profondità

Sott’acqua la vita è difficile per una pianta. Con la profondità l’acqua assorbe la luce rossa e infrarossa, e resta quasi soltanto quella blu, meno adatta alla fotosintesi. Eppure la Posidonia mantiene una produttività sorprendentemente alta. Come ci riuscisse era rimasto un mistero.

L’antenna e la scorciatoia

Un gruppo di ricercatori della Stazione Zoologica Anton Dohrn, dell’Università di Verona, del Cnr e del Politecnico di Milano ha ricostruito per la prima volta, con risoluzione atomica, la struttura del fotosistema I della pianta grazie alla crio-microscopia elettronica. La scoperta principale è che la Posidonia ha un sistema di cattura della luce molto più esteso e articolato di quello delle piante terrestri: un’antenna ampliata che intercetta più fotoni nella penombra.

Un’antenna più grande, però, ha un difetto: l’energia deve percorrere distanze maggiori per arrivare al centro di reazione, e rischia di disperdersi. La pianta ha risolto il conflitto con un adattamento molecolare raffinato. Nel corso dell’evoluzione ha abbandonato alcune configurazioni della clorofilla che nelle piante terrestri aiutano a sfruttare la luce in ambienti ombreggiati, sostituendole con strutture che accelerano il trasferimento dell’energia verso il punto in cui avviene la fotosintesi.

Dal mare ai campi

Le implicazioni vanno oltre l’ecologia marina. Capire come questa pianta usi la luce in modo così efficiente apre prospettive per la biologia sintetica applicata all’agricoltura, una tecnologia che ha ricevuto il via libera del Parlamento europeo. Colture capaci di imitare la fotosintesi della Posidonia potrebbero sfruttare meglio la luce disponibile e aumentare i raccolti senza occupare nuovo suolo: un tema decisivo con una domanda di cibo in crescita e un clima sempre più instabile.