Per fare un fiore…ci vuole CYC!

Le angiosperme sono piante con fiori dalle più svariate forme. La maggioranza ha una simmetria raggiata detta actinomorfa. Alcuni fiori, però, presentano un solo piano di simmetria che genera una struttura detta zigomorfa con due metà speculari e simmetriche. Come Linneo insegna, il carattere più importante per la classificazione di queste piante è proprio la morfologia dei loro fiori.“Per fare

Le angiosperme sono piante con fiori dalle più svariate forme. La maggioranza ha una simmetria raggiata detta actinomorfa. Alcuni fiori, però, presentano un solo piano di simmetria che genera una struttura detta zigomorfa con due metà speculari e simmetriche. Come Linneo insegna, il carattere più importante per la classificazione di queste piante è proprio la morfologia dei loro fiori.

“Per fare un fiore ci vuole un ramo”, diceva Rodari. Ma cosa ne decide la forma? Sappiamo che la struttura zigomorfa si è evoluta indipendentemente almeno 38 volte, in numerosissime specie. E’ una caratteristica talmente importante da essere considerata la chiave della speciazione delle angiosperme nel corso dell’evoluzione.

La forza che ha plasmato questa forma sembra essere la selezione attuata dagli insetti impollinatori di questi fiori. In particolare, la famiglia di piante tropicali delle Malpighiacee mostra una stretta associazione tra zigomorfia e attrazione agli impollinatori. La simmetria dei fiori delle 1300 specie che vivono nel Nuovo Mondo, infatti, è stereotipizzata e conservata, al contrario delle foglie e dei frutti che presentano invece notevoli variazioni. Nella corolla c’è un solo petalo dorsale, molto diverso dagli altri, che attrae e aiuta nell’orientamento i pochi gruppi di impollinatori che visitano queste piante: principalmente le femmine di alcune api mellifere. Inoltre la base stretta dei petali fornisce alle api l’accesso alle sacche di nettare, che crescono a coppie nella superficie inferiore dei sepali.

Tanti alberi diversi e fiori così simili!

In una recente ricerca le cui conclusioni sono apparse su PNAS, i biologi Wenheng Zhang, Elena M.Kramer e Charles C.Davis hanno cercato di scoprire cosa genera questa particolare simmetria.

La loro ricerca si basa su una recente scoperta. E’ stato infatti da poco svelato un altro albero: quello della storia di queste piante tropicali. Le Malphighiacee hanno due sorelle con fiori actinomorfi: le Elatinacee (35 specie) e le Centroplacacee (6 specie). Questa scoperta fa ipotizzare che le Malpighiacee derivino da un antenato con fiori a simmetria radiale.

Sembra anche che all’origine di queste piante e dei loro unici fiori, corrisponda una radiazione: sette eventi consecutivi di dispersione portarono alcuni esuli a diventare le Malpighiacee del Vecchio Mondo. Siamo stati colonizzati proprio da piante “pre-colombiane”! Ma, proprio come i colonizzatori delle Indie, queste piante hanno incontrato qualche difficoltà nelle nostre zone tropicali. In queste ultime regioni, infatti, non sono presenti gli stessi impollinatori che invece si trovano nel Nuovo Mondo! Per adattamento ai nuovi insetti pronubi, quindi, l’aspetto dei fiori delle Malpighiacee “migranti” è cambiato. Questa transizione geografica ha così avuto l’effetto di cambiare la simmetria dei fiori, la forma dei petali e della ghiandola mellifera. I fiori del Vecchio mondo sono infatti o strettamente attinomorfi o se zigomorfi, presentano però due petali dorsali, due laterali e uno ventrale: molto diversi quindi da quelli del Nuovo Mondo.

Come dire: Paese che vai, fiori che trovi… Gli impollinatori africani non hanno gli stessi gusti di quelli sudamericani!

Gli autori della ricerca hanno identificato due copie di un gene chiamato CYC2 nelle Malpighiacee: CYC2A e CYC2B. Questa particolarità sembra derivare da una duplicazione che, nell’antenato comune della famiglia, ha interessato proprio questo gene. Entrambe le copie sono espresse nella regione dorsale dei fiori in specie anche lontanamente imparentate del Nuovo Mondo (alcune con addirittura 64 milioni di anni di separazione!), ma tutte zigomorfe!

Sembra proprio che sia CYC a fare il fiore!

Che dire invece delle piante migrate nel Vecchio Mondo? Molte specie hanno effettivamente perso il gene CYC2B e cambiato anche l’espressione di CYC2A. Queste differenze hanno portato ad uno spostamento di 36° del piano di simmetria dei fiori. Si spiega così cosa ha reso queste piante tanto diverse dopo che hanno “scelto” di espatriare…

Questi cambiamenti riflettono effettivamente adattamenti a diversi impollinatori, come ipotizzato: queste piante del Vecchio Mondo sono infatti visitate da api Xylocopinae (legnaiole, spesso confuse con calabroni) che sono attratte più dal polline che dal nettare.

Studi di questo tipo dimostrano che lo studio di dati molecolari, ed in particolare dell’espressione genica, può aggiungere notevoli informazioni sull’evoluzione delle forme degli organismi.

…”per fare tutto ci vuole un fio-o-re”!

Ilaria Panzeri


Riferimenti
W. Zhang, E. M. Kramer and C. C. Davis. Floral symmetry genes and the origin and maintenance of zygomorphy in a plant-pollinator mutualism. PNAS, 107(14): 6388-6393, 2010.

Fonte dell’immagine: Wikimedia Commons