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Forma e sostanza

radici

Nel lungo percorso evolutivo da alghe a muschi a felci ad alberi, quest’ultimo forse è stato il passaggio più impegnativo.

Le prime felci, infatti, come i muschi non avevano ancora un vero sistema vascolare e di sostegno. La crescita era perciò sostanzialmente orizzontale.  Però avevano già imparato ad abbozzare delle radici e a subire volentieri la coltivazione da parte di batteri e funghi simbionti, grazie ai quali potevano finalmente spostarsi anche lontano dall’acqua, allontanandosi così dalla competizione per lo spazio e i nutrienti delle altre specie.

La convivenza però imponeva una produzione di energia crescente, che le piccole foglie non potevano soddisfare. Non restava che giocare sulla quantità, allungando il fusto verso l’alto e ricoprendolo di foglie ben separate in modo tale che ognuna potesse massimizzare la fotosintesi.

A questo ci poteva pensare quella gemma apicale in costante sviluppo, ma la parete delle cellule, fatta di fibre di cellulosa, era troppo elastica: dopo qualche centimetro il fusto si afflosciava a terra.

Errore su errore, le felci inventarono la lignina che, mescolata alla cellulosa, come una resina irrigidiva la struttura complessiva. Alla stregua di un cemento armato moderno, ora le pareti del sistema vascolare erano elastiche ai movimenti di trazione e torsione del vento, ma anche resistenti al peso e alla compressione della massa sovrastante. La miglior proporzione fra le due componenti sarebbe stata affinata nel tempo.

Mantenendo rigido e stabile il diametro dei vasi linfatici, le felci potevano allungarsi molto più in alto e gestire la pressione della linfa aprendo e chiudendo gli stomi.

L’acqua finalmente risaliva dalle radici portando alle foglie ormai lontane i sali minerali, per poi scendere distribuendo energia a tutto il corpo e riprendere il ciclo verso l’alto.

Chiaramente le felci meno capaci perdevano l’equilibrio e cadevano a terra, diventando cibo per batteri, funghi e insetti e poi humus. Anche il suolo stava evolvendo, e in breve iniziarono ad apparire veri e propri boschi di felci.

Quel diametro sempre uguale a quello del primo giorno, però, non permetteva di reggere troppo peso: oltre il paio di metri il fusto enesorabilmente si rompeva.

La geniale soluzione fu la conicità di fusto e radici. A partire dalla base, il diametro diminuiva sia con l’altezza sia con la profondità, mantenendo così il miglior rapporto elasticità/rigidità rispetto al vento e alla coesione del suolo.

Erano nati i primi alberi e, grossomodo, assomigliavano agli attuali abeti.

Questa assoluta novità fu realizzata avvolgendo il fusto ogni anno, tutti gli anni, di una guaina fatta di un nuovo circuito linfatico che gradualmente faceva perdere di efficienza il vecchio il quale, riempito dei prodotti di scarto della pianta, assumeva sempre più il ruolo di sostegno fisico.

La guaina, poi, era in grado di produrre gemme identiche a quella apicale anche lungo il fusto e le radici, permettendo finalmente di produrre rami laterali, ciascuno con la propria chioma di foglie, e radici da radici, ciascuna con la propria chioma di apici assorbenti.  “Nodi su nodi ammonticchiando ….”

In questo modo, le gemme originavano un ramo se esposte all’aria oppure una radice se sottoterra. Nel tempo gli alberi impararono anche a produrre gemme di scorta sotto la corteccia, da attivare nel caso qualche ramo lì vicino si rompesse.

Da allora e quotidianamente gli alberi imparano dal suolo, dal vento e da loro stessi come migliorare la propria stabilità e fin dove svilupparsi.

Da giovani si allungano verso l’alto e si espandono verso l’esterno. Con l’età, il peso e gli acciacchi a volte cercano nuovi equilibri, lasciando seccare e cadere qualche ramo per rifarlo dove è più conveniente.

E’ nella loro natura, e non c’è potatura che possa convincerli del contrario. Perchè sono Esperti.

Lucio Montecchio

Darwin: dalla Teoria alla Pratica

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Sono miliardi di anni che gli alberi fanno esperienza nel trovare il miglior modo di “ammonticchiare nodi, germinare e rinnovare la propria forma”, di trovare le migliori combinazioni possibili per sopravvivere all’ambiente e alla competizione, arrivare almeno all’età della riproduzione e rimescolare il proprio corredo genetico con quello di un loro simile.

Uguali nella forma ma diversi nella sostanza delle potenzialità genetiche, solo gli alberi più adeguati a quel luogo e in quel momento riescono a sopravvivere.

Motore principale della selezione sono microscopici funghi e batteri che già vivono nella pianta senza creare danni particolari. L’albero ne delimita l’espansione e loro, pur mangiando un po’ di albero, producono tossine che tengono lontani i parassiti esterni al sistema, più pericolosi.

Quando però quell’albero si indebolisce, le sue difese rallentano e questi collaboratori iniziano a moltiplicarsi oltre il normale, indebolendo inesorabilmente l’albero intero.

Per il fatto che solo a questo punto prendono più di quel che danno li chiamiamo “parassiti”.

Se il danno è sostenibile si secca qualche vecchio ramo o l’intero fusto lasciando alle radici, se lo sanno fare, il compito di rigenerarne di nuovi. Se invece l’albero è ormai troppo debole per reagire, muore.

In natura funziona così da millenni. Abbiamo ancora alberi e parassiti di alberi, entrambi sempre più vigorosi. I genotipi meno adeguati invece lentamente scompaiono o provano a migrare dove possono.

È la selezione naturale mediata dalla competizione per le risorse ben descritte da Charles Darwin, il manifesto del cui pensiero è senz’altro “Sulla origine delle specie per elezione naturale, ovvero conservazione delle razze perfezionate nella lotta per l’esistenza” (1859).

Mai titolo fu più chiaro e incisivo nell’esprimere compiutamente un concetto antidogmatico che già fermentava da anni nell’ambiente scientifico. Teoria che è rapidamente diventata Certezza con gli studi sulla fecondazione incrociata dell’abate Mendel e “certificata” nel 1962 dal Premio Nobel a Watson, Crick e Wilkins per la scoperta della struttura del DNA e del suo significato nel trasferimento delle informazioni genetiche, positive o negative, da genitori a figli.

Nonostante ritenesse che Linneo fosse “sedotto dall’apparenza”, Darwin ne rivalutò la classificazione: i caratteri morfologici delle strutture di riproduzione implicitamente includono l’idea di discendenza e, perciò, di ereditarietà, di quella parentela fra gruppi tassonomici che oggi chiamiamo filogenesi.

È un vero peccato che a scuola si continui a chiamarla Teoria dell’evoluzione …

Lucio Montecchio

Goethe e la forma delle piante

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Negli alberi la forma non è predeterminata né prevedibile come nell’uomo o nel cane, dove fin dalla nascita la testa è una e gli arti quattro.

Proviamo a disegnare l’albero fuori dalla nostra finestra. Il risultato ci ricorderà un platano, ma anche una quercia, un olmo o un salice: specie diverse hanno forme simili e alberi della stessa specie hanno forme diverse.

Con la sua forma mutevole, ciascun albero è perciò ben lontano dal quel concetto di fissità alla base della classificazione morfologica perfezionata nel Systema naturae da Linneo nella metà del 1700 e basata su differenze esclusivamente fisiche, spesso microscopiche, in gruppi sempre più dettagliati.

Certo del fatto che ogni specie fosse esattamente così da sempre, Linneo era perseguitato dalla necessità di dare un nome a tutto. “Se non conosci il nome, muore anche la conoscenza delle cose”, annotava ordinando le forme viventi a lui note (ma anche fossili e minerali) in una struttura gerarchica sulla base di uguaglianze crescenti, con particolare riguardo a forma e dimensioni delle strutture di riproduzione.

E così, tutte le piante con radici, fusto e foglie sono state distinte in Pteridofite e Fanerogame a seconda della capacità di produrre semi; le Fanerogame in Angiosperme e Gimnosperme a seconda che i semi siano o meno protetti da un frutto; le Angiosperme in Monocotiledoni come le palme e Dicotiledoni come quasi tutte le latifoglie e … così via. Fino al binomio genere + specie, come in Quercus robur nel caso della farnia.

Linneo era così convinto della precisione assoluta del suo metodo da scrivere che “i caratteri non formano il genere, ma il genere fornisce i caratteri”.

Il botanico Johann Wolfgang von Goethe, noto ai più come uomo di lettere, senza mezze misure definiva questa nomenclatura “rigida” ed “arbitraria”, scritta più da un archivista attento a dividere, che da un naturalista curioso del tutto.

“Le specie più disparate hanno fra loro un’affinità ben marcata, e presentano più di un rapporto di somiglianza fra di loro”.

Come distinguere due specie diverse in assenza di fiori o semi? E che dire dei molti ibridi fertili, prodotti dall’incrocio spontaneo di due specie certamente diverse? Un nome è davvero sufficiente a rappresentare un organismo complesso ?

La Giulietta di Shakespeare se l’era già chiesto: “Forse che quella che chiamiamo rosa cesserebbe d’avere il suo profumo se la chiamassimo con altro nome?

Ancora lontano dalla visione darwiniana, Goethe credeva nell’armonia della natura fatta di piccoli passi, di costanti adattamenti.

Certamente utile, il lavoro di Linneo doveva quindi essere avvalorato da considerazioni più complesse, eventualmente modificato o addirittura riorganizzato a partire dal vertice di quella piramide genealogica rappresentato dalla “pianta archetipo”, progenitore, per poi scendere via via verso le altre sempre meno simili, usando differenze sostanziali come crocevia discriminanti. Differenze dove la forma non è importante in quanto tale, ma perché sintesi visibile di un comportamento di adattamento alle condizioni circostanti.

Goethe coniò il termine Morfologia e, non esistendo ancora la macchina fotografica, disegnò e confrontò piante per lunghi anni.

Il 27 settembre 1786 visitò l’Orto Botanico dell’Università di Padova.

Lo immagino seduto su una di quelle panchine di trachite che ancora esistono a raffigurare i tratti essenziali di una palma di già duecento anni. Una Chamaerops humilis, “umile” perché secondo Linneo non avrebbe superato i due metri.

Probabilmente dopo qualche schizzo si avvicinò perplesso, incerto del risultato, girò attorno alla pianta, abbassò gli occhiali, la scrutò con attenzione e fece un gran sorriso: “le sue prime foglie lanceolate erano ancora in piedi, la loro divisione successiva andava operandosi e progredendo fino al loro compiuto sviluppo in forma di ventaglio”. Nella parte terminale, poi, “da un involucro […] usciva un piccolo stelo di fiori, fenomeno singolare, non avente alcun rapporto colla vegetazione precedente”.

Tutto quel che osservava era un costante variazione morfologica, una metamorfosi vegetale. Ed era la dimostrazione della sua ipotesi: le forme di una pianta non sono “sin dalla loro origine stabilite e determinate in modo assoluto” ma sono risultato di “modificazioni di cui è suscettibile il loro sviluppo”.

E che dire poi dei molti e diversi organi che possono originare da una sola foglia? “Prima o poi la pianta non è che foglia, capace di produrre un germoglio che diverrà fusto dal quale origineranno gemme che daranno vita a nuove foglie e poi nuovi germogli e fiori, che diverranno frutti contenenti semi con dentro almeno un’altra foglia.

“Nodi su nodi ammonticchiando, un’altra germinazione subito sorgiunge, e rinnovella ognor la propria forma”. Era ormai chiaro che qualsiasi pianta è composta di moduli uguali che si ripetono, “parti uguali e simili fra loro e all’interno”.

I morfologi odierni chiamano queste unità “fitòmeri”. Qualcuno se ne attribuisce la paternità.

Sono miliardi di anni che gli alberi fanno esperienza nel trovare il miglior modo di “ammonticchiare nodi, germinare e rinnovare la propria forma”, di impilare fitòmeri nelle migliori combinazioni possibili per sopravvivere all’ambiente e alla competizione

Ancora lontano dal concetto di evoluzione morfologica e funzionale delle specie, Goethe ne pose le fondamenta scrivendo una pietra miliare nella storia della botanica: “La metamorfosi delle piante” (1790).

La Palma è ancora lì, avvolta da una bella serra. Ha più di quattrocento anni ed è alta una decina di metri.

A Padova la chiamiamo col suo nome, La Palma di Goethe.

Lucio Montecchio