Come le piante comunicano tra di loro attraverso le radici Prof. Ariel Novoplansky a TEDx Jaffa

Il Professor Ariel Novoplansky parla del modo unico in cui le piante comunicano attraverso le radici. Con un sistema di comunicazione non verbale molto complesso, le piante sono in grado di avvertirsi l'una con l'altra riguardo a pericoli imminenti e a condividere le proprie esperienze. Con il proprio gruppo di scienziati e ricercatori, il Professor Novoplansky ha individuato i modi in cui le piante comunicano, un fattore fondamentale nella pianificazione agricola, e ha dimostrato che le piante possiedono una memoria.

Quella che vedete sullo schermo

è una domanda molto profonda.

Se un albero cade in un foresta, ma nessuno lo sente,

fa rumore?

Tutti voi siete a conoscenza della questione,

che ha attirato l'attenzione dei filosofi degli ultimi 300 anni almeno.

Ma questa precisa domanda sembrerebbe

assolutamente ridicola alle piante che affiancano il nostro albero,

e che per decenni hanno ascoltato i messaggi

e i segnali che giungevano loro da questo albero caduto.

Oggi vorrei parlarvi

della comunicazione delle piante

e del modo in cui le piante

imparano l'una dall'altra a conoscere il proprio ambiente.

Tutti noi conosciamo qualcosa di quel tipo di comunicazione.

Le piante comunicano continuamente con gli animali.

Non necessariamente con i mammiferi come noi,

ma con creature più piccole come gli insetti

e gli uccelli che vedete sullo schermo.

Li attraggono mettendo in mostra fiori sgargianti

per assicurarsi di venire impollinate.

Questo fa parte della loro vita sessuale.

È uno dei modi in cui comunicano.

Un altro modo è...

Hanno bisogno di un servizio che trasporti i loro semi.

Ecco perché producono frutti coloratissimi

e all'interno vi mettono dei dolcetti,

così che i mammiferi e le altre creature le trasportino lontano

in nuovi luoghi e nuovi ambienti.

Questa è comunicazione. Guardate i colori.

Questa comunicazione non è solo per noi.

Questo significa comunicare con molte altre creature.

Si tratta di modi molto semplici

che le piante utilizzano

contando sul servizio offerto loro da altri animali.

E tutto questo si basa sul fatto

che quegli animali hanno un cervello.

Essi possono decidere se scegliere la frutta,

o fare visita a un fiore.

Questo è un modo di servirsi del cervello dell'animale.

Alla base stanno la capacità di decisione, l'attività.

Ma non della pianta, dell'animale.

Nella nostra ricerca, tuttavia, stiamo cercando di fare altro.

Vogliamo capire se le piante possono comunicare

tra di loro, con le altre piante.

Un esempio efficace è il fenomeno

che noi chiamiamo "alberi parlanti".

Questo non è il risultato dei nostri studi ma di studi altrui,

che provengono da altri laboratori di tutto il mondo.

Gli alberi sono fissi nello stesso luogo, almeno la maggior parte.

Una volta germinati sono obbligati a rimanere in quel punto

per tutta la vita.

A volte per centinaia di anni.

Non possono scappare via

e ciò rende loro la vita molto difficile

perché ci sono molte creature pronte ad attaccarli.

Molti insetti, mammiferi e altre creature

possono facilmente andare a mangiargli la testa,

se le piante non fanno niente per difendersi.

Uno di questi modi, e ce ne sono molti, per difendersi

da chi se le vuole mangiare,

è secernere o accumulare

tutta una serie di sostanze chimiche poco piacevoli.

Una volta prodotte queste sostanze,

le piante riescono a fermare gli erbivori che se ne nutrono,

ogni tipo di animale che vuole nutrirsi di loro.

Non solo, fanno anche altro.

Nel momento in cui si sentono rosicchiare,

alcune piante sono in grado di produrre

tutta una serie di odori, materiale volatile,

che si espande nell'aria e viene percepito da altre parti

della stessa pianta e dalle piante circostanti.

Solo quando ricevono questo messaggio,

questa comunicazione da parte di un'altra pianta,

esse cominciano a produrre delle tossine,

che dissuadono gli insetti dall'attaccarle.

Si tratta di un comportamento altamente sofisticato

per creature prive di cervello, io direi.

Di cos'altro possono chiacchierare? (Risate)

Questo è un aspetto che stiamo studiando nel nostro gruppo.

In uno dei nostri progetti ci stiamo specificamente chiedendo

se le piante possano origliare, ascoltare le difficoltà

e gli stress a cui i loro vicini sono sottoposti,

e utilizzare queste informazioni

per resistere e sopravvivere in condizioni migliori nel futuro.

Immaginate la seguente situazione.

Abbiamo una pianta. Le succede qualcosa di brutto,

stress causato dalla siccità o da alti livelli di sale,

lo sappiamo bene in questo paese, ed è stressante.

La pianta sta molto male. Ma ora io mi chiedo

se una pianta vicina, che è completamente ignara,

oppure sembra essere ignara dello stress dell'altra pianta,

possa percepire le informazioni,

comprendere la comunicazione e fare qualcosa.

Mi sto interrogando sulla freccia rossa.

Come otteniamo questo?

Ci servono solo dei semi

un coltello e un paio di forbici.

Si recide la radice di una pianta,

che immediatamente rigenera molte altre radici.

E si possono scegliere, con attenzione, e non è difficile

per un bambino di 5 anni, piante che hanno solo 2 radici.

E se ne rigenerano 6, voi ne prendete 4,

le lasciate con 2 - cosa più o meno identica-

e le mettete insieme in questo modo:

condividendo un vaso nel centro.

Il condividere un vaso nel centro permette loro

di comunicare, se così scelgono di fare.

In questo modo si dà vita a una via di comunicazione tra le radici.

Ovviamente, esiste un altro canale di comunicazione,

atraverso le foglie che usano lo stesso meccanismo

che abbiamo discusso in precedenza,

attraverso le sostanze volatili presenti nell'aria.

E allora, cosa possiamo fare?

Stressiamo una radice di una delle piante

e ci chiediamo - evidentemente sappiamo

che stiamo rendendo infelice la povera pianta - e ci chiediamo

se il compagno farà qualcosa per aiutarla.

Che cosa misuriamo?

Noi vogliamo qualcosa che sia semplice da studiare,

semplice da misurare, e vogliamo una risposta immediata -

qualcosa di fisiologico che sia facile da rilevare.

Una di queste cose è il modo

in cui le piante aprono o chiudono le foglie

quando devono affrontare un problema.

Quello che vedete qui,

ingrandito sullo schermo migliaia di volte,

sono i piccoli pori presenti nelle foglie di ogni pianta,

attraverso i quali la pianta rilascia i gas

in un scambio con l'ambiente.

Questi pori sono apribili, sono molto flessibili,

come delle piccole finestre,

che si chiudono e si aprono molto velocemente,

e attraverso le quali assorbono CO2 e rilasciano O2, ossigeno.

Il quale, tra l'altro, ci permette

di resistere e sopravvivere e vivere su questo pianeta.

Quindi quando la pianta è felice, apre lo stoma,

non dà segni di stress,

e questo è il suo aspetto, lo stoma è aperto.

Gli stomi sono piccoli fori. E quando la pianta è infelice,

o percepisce che giungeranno dei problemi,

per esempio la siccità, chiude questi piccoli pori.

E questa è una cosa che possiamo misurare, fotografare

molto facilmente.

Parliamo di piante felici. Prendiamo queste per esempio:

quelle nelle quali creeremo uno stress, e una pianta vicina.

Quando non si ha stress sono felici.

Belle e felici, guardate gli stomi,

vi sorridono.

Sono felicissimi.

Ma che succede se io genero uno stress,

per mancanza di acqua, a una radice di una delle piante?

La rendo triste, gli stomi si chiudono,

i piccoli fori, i piccoli pori,

anche quelli della pianta vicina, che non è mai stata danneggiata,

mai stata stressata prima. La pianta percepisce qualcosa.

Esiste una comunicazione. Perché dare ascolto?

Perché mai, un vicino privo di stress,

dovrebbe utilizzare quelle informazioni? Non è stato stressato!

Bene, in molti casi, se il mio vicino appare stressato ora,

esiste la possibilità che io possa subire lo stesso stress

tra pochi minuti, poche ore, o pochi giorni.

Quindi è meglio essere pronti.

Prepararsi per il futuro

è un aspetto fondamentale dell'evoluzione,

e dell'ecologia di tutte le creature.

La domanda più interessante e più difficile

è perché il vicino stressato

passa queste informazioni a chi gli sta intorno.

Dopotutto potrebbero essere i suoi nemici, i suoi avversari.

In molti casi le piante hanno enormi dimensioni.

Possono essere larghe quanto una campo da football.

La loro biomassa può pesare centinaia di tonnellate.

Possono essere veramente enormi.

Quando l'attacco viene sferrato in un angolo o un gruppo di rami,

esistono buone ragioni

per passare le informazioni al resto della pianta.

Alcune piante devono le proprie dimensioni alla clonazione.

Esistono molte parti identiche che si diffondono

proprio come l'erba del giardino.

O come le fragole, o come gli alberi di betulla.

Sono tutti clonali. Hanno moltissime parti

che sono connesse.

E alcune di queste parti sono separate, distaccate.

Quindi è una buona idea diffondere la notizia, l'avvertimento.

Lo stress è alle porte. Quindi tale logica è corretta.

Io mi aspetterei qualcosa di ancora più elaborato:

che la pianta non stressata condividesse le informazioni con i propri vicini.

Non solo che la pianta stressata passasse le informazioni,

ma anche che quella non stressata condividesse tali informazioni

con un numero più ampio di vicini.

Farne la riprova è semplice. Ora conoscete il metodo,

e potete essere scienziati come me.

Prendete questo sistema, che già conosciamo,

il 1º vicino sta rispondendo,

la comunicazione è presente,

e noi semplicemente aggiungiamo altri vicini.

E poniamo la stessa domanda.

Queste informazioni verranno riferite anche a loro?

Questo vicino non stressato condividerà le informazioni

con ulteriori vicini?

E questo dopo 15 minuti. Solo 15 minuti!

Tre piante stavano chiudendo i propri stomi.

Quindi c'è la comunicazione,

le piante non stressate stavano condividendo le informazioni.

E in un'ora soltanto, tutte e 5 le piante in fila,

e se io facessi ancora uno sforzo,

e la mia squadra si sforzasse ancora,

scommetto che le informazioni raggiungerebbero la pianta numero 10.

Quindi vediamo sia comunicazione che condivisione

delle informazioni da parte di esemplari non stressati.

E tutto ciò da parte di piante prive di cervello. Ricordatevelo!

Per ora tutto bene, ma noi abbiamo mostrato

comunicazione e condivisione di informazioni

senza avere ancora dimostrato che questo stava succedendo

attraverso la comunicazione tra le radici.

Tutto questo è stato fatto da un sistema di condivisione delle radici.

Per dimostrare se sia veramente avvenuto attraverso le radici

oppure attraverso i germogli, le foglie,

attraverso sostanze chimiche volatili, dobbiamo aggiungere

un altro gruppo di piante che non condividono le radici.

E, ovviamente, quando le piante non condividono le radici,

non esiste comunicazione.

Questa è la prova evidente che la comunicazione

di questi segnali di stress avviene attraverso le radici.

Ma qui si pone una domanda più profonda.

Dopo tutto, gli stomi, agiscono con estrema rapidità.

Si aprono e si chiudono in pochi secondi,

in pochi minuti, si possono riaprire

dopo pochi secondi, dopo pochi istanti.

E questo è ciò che fanno dopo aver lanciato

il grido di " Al lupo! Al lupo!".

Quindi questo suona un po' strano,

forse non è così essenziale,

così significativo nella vita reale.

E la domanda da farsi in questa situazione

è se le piante imparino dalle esperienze passate

e dall'incontro con una pianta stressata e migliorino

le proprie capacità di affrontare e sopravvivere alle difficoltà nel futuro,

in questo caso in condizioni di siccità.

Il modo per dimostrarlo è molto semplice.

utilizziamo il sistema che già conosciamo.

Una fila di piante che condividono il sistema di radici in un vaso pieno di terra:

in un caso non le stressiamo,

mentre nell'altro caso lo facciamo.

Cosa stessiamo e cosa non stressiamo?

Una radice di una pianta. Tutto qui!

E poi sottoponiamo l'intero sistema a una condizione di siccità

Ed ecco la prova del nove!

Realmente, non solo aprendo e chiudendo i pori, giusto?

Realmente.

Quindi questa è la pianta felice,

che non è mai stata esposta a un vicino stressato,

e dopo un mese è completamente secca!

Come ci aspetteremmo in una serra in Israele,

in estate, a 40° centigradi.

Questo non sorprende nessuno qui.

Ma in questo gruppo, una delle radici

di una delle piante è stata esposta alla siccità

prima di cominciare l'esperimento,

prima di cominciare l'esposizione alla siccità.

E questo è il suo aspetto un mese dopo!

Questo non avviene aggiungendo acqua!

Questo avviene perché le piante vivono un'esperienza,

l'esperienza della comunicazione, della vicinanza a una pianta

che nel passato era stata esposta alla siccità,

e hanno usato le informazioni che avevano immagazzinato

servendosene nel futuro,

per sopravvivere meglio e resistere a una futura siccità.

Qui si tratta di apprendimento e di memoria

da parte di creature prive di cervello.

È una lezione importante!

Questa lezione proviene da creature umili,

prive di cervello, ma che sono in grado di imparare, memorizzare,

e usare le informazioni dell'ambiente circostante nel futuro

per aumentare le probabilità di sopravvivenza.

Vorrei ringraziare i membri del mio laboratorio:

il Dr. Omer Falik, che ha supervisionato la procedura

e la maggior parte degli esperimenti. Ishay Hoffman,

Yonat Mordoch, Daniel Ben-Natan Sion,

Miri Vanunu e Oron Goldstein,

e il generoso sostegno finanziario

dell'Israel Science Foundation.

Grazie mille!

(Applausi)