Goldenhour Photography - Importance of the sunset

Il tramonto è sicuramente uno dei momenti più spettacolari della giornata, ma spesso l'attenzione che gli riserviamo è dovuta unicamente ai curiosi giochi di colore che è in grado di regalarci. Esistono invece organismi per i quali il tramonto rappresenta davvero un momento chiave della giornata, un evento in grado di regolarne i processi vitali: le piante.

La cosa non dovrebbe sorprendere più di tanto; a ben pensarci, infatti, c'è stato un tempo in cui anche l'uomo regolava la propria esistenza in base al tramonto. Prima dell'invenzione dell'orologio e della nascita delle convenzioni che oggi guidano le nostre vite, il tempo veniva scandito dall'alternarsi del giorno e della notte. Si lavorava fino al tramonto, si cenava quando faceva buio... E così via.

Le piante, a dispetto di quanto si possa pensare, hanno conservato durante i secoli l'abilità di percepire con estrema precisione il tempo, e molti dei processi più importanti per una pianta, come la fioritura, vengono spesso regolati proprio da eventi come il tramonto e l'alba, e dagli intervalli di tempo che trascorrono tra uno e l'altro. Fiorire in un momento in cui l'intervallo tra tramonto e alba è troppo lungo, per esempio, potrebbe significare non avere a disposizione abbastanza ore di luce per fare fotosintesi e generare energia, con conseguenze disastrose per l'organismo.
Le piante utilizzano quindi diversi sistemi che, interagendo tra loro, sono in grado di "capire" con estrema precisione il tempo. Si tratta prevalentemente di proteine in grado di assumere diverse conformazioni in base alla presenza o meno di un determinato tipo di luce; la presenza di una o dell'altra conformazione rappresenta un segnale che viene letto dalla pianta lungo diverse vie.
Le principali proteine di questo tipo sono i citocromi, i criptocromi e il fitocromo. Quest'ultimo, in particolare, è il fotorecettore deputato alla percezione della presenza o dell'assenza di luce.

Come dicevamo, il fitocromo è un piccolo pigmento proteico con massa molecolare di 125 kDa; è presente all'interno delle cellule vegetali in due conformazioni, mutualmente intercambiabili tra loro, chiamate PR (phytochrome red) e PFR (phytochrome far-red).
La forma considerata inattiva è quella PR, ed è presente in grande quantità in assenza di luce. Questa forma è in grado di percepire la luce a lunghezze d'onda comprese tra i 650 e 670 nm, ossia la luce rossa. A dispetto di quanto sarebbe lecito pensare, la componente di luce rossa è più abbondante durante la giornata che durante il tramonto, seppure ai nostri occhi sia mascherata da altri colori. Durante la giornata, quindi, il PR funziona da recettore per la luce rossa, attivandosi progressivamente e trasformandosi in PFR.
Il PFR rappresenta la forma attiva della proteina, e la sua grande abbondanza relativa rispetto a PR funge per la pianta da segnalatore del giorno. Il PFR è stato definito erroneamente come forma attiva perché si pensava che fosse l'unica delle due forme a indurre determinate attività nelle cellule vegetali; in realtà, oggi sappiamo che entrambe le forme possono interagire con numerose vie di segnalazione.
Ad ogni modo, il PFR compie le sue funzioni durante il giorno ma al tramonto la luce comincia a scarseggiare, e la componente rossa della luce lascia progressivamente il posto alla componente infrarossa (o far-red). Il PFR funge da recettore proprio per la luce infrarossa, e la sua abbondanza induce la proteina a convertirsi nuovamente nella forma PR. Il nuovo aumento di PR rispetto al PFR segnala alla pianta l'inizio della notte.

Attraverso questo sistema complesso, e con l'aiuto di altri sistemi simili, la pianta percepisce con esattezza non solo il momento della giornata in cui si trova, ma anche la durata complessiva di ciascuna delle due fasi principali, notte e giorno. Compreso il meccanismo principale non è difficile capire come sia possibile misurare appunto la durata degli intervalli.
Il passaggio da PR a PFR e viceversa non è né immediato né completo, ma richiede tempo ed è costantemente in essere: anche se si dovesse raggiungere una condizione di equilibrio, questo sarebbe un equilibrio dinamico; ci sarebbe sempre una piccola parte di PR, per esempio, in grado di trasformarsi spontaneamente in PFR, così come il contrario. Ovviamente, quanto maggiore è la quantità di PR prodotta, e quanto più stabile è il sistema, tanto maggior sarà stata la durata della notte.
La pianta riesce quindi a percepire le diverse concentrazioni del fitocromo, realizzando una stima della durata, in questo caso, della notte. Alte percentuali di PR significheranno notte lunga.
A sua volta, la lunghezza più o meno marcata della notte, viene associata ad un determinato momento dell'anno e quindi ad una particolare stagione.
Se prendessimo una pianta a fioritura autunnale, che necessita quindi di una notte lunga per sviluppare infiorescenze, e la irradiassimo con luce rossa nel mezzo della notte, parte del PR sarebbe convertito in PFR, dando alla pianta l'errata informazione della fine della notte. La presunta fine precoce della notte, in questo caso, riuscirebbe a bloccare la fioritura.

Chiaramente, quando si utilizzano espressioni del tipo "la pianta percepisce la lunghezza della notte" non ci si riferisce a percezioni, e azioni conseguenti, consapevoli da parte della pianta.
Nonostante periodicamente qualcuno cerchi di sostenere il contrario, le piante non mostrano alcun segno di scelta consapevole, ma tutti i pattern che regolano anche le attività più complesse sono stati ben caratterizzati in un preciso schema causa-conseguenza.

Tuttavia, è comunque lecito domandarsi come gli organismi vegetali abbiano evoluto meccanismi di questo tipo nel tempo. La teoria più diffusa è che la comparsa dei fitocromi non fosse inizialmente legata alla percezione del ciclo giorno-notte, ma piuttosto a quella dell'alternanza ombra-luce.
Le piante ancestrali erano infatti molto basse, se non addirittura striscianti. In un ambiente del genere, le prime piante che hanno avuto modo di elevarsi sopra le altre hanno acquisito un importante vantaggio competitivo: esse potevano accedere alla luce prima e meglio delle piante sottostanti.
Davanti a un'innovazione del genere, tutti gli organismi vegetali sono stati sottoposti ad una spinta evolutiva che incoraggiava il portamento eretto e la crescita verticale, così da arrivare "per prime" alla luce.
Si pensa quindi che la comparsa dei fitocromi sia legata alla necessità di percepire gli stati di ombra: la presenza di ombra segnala alla pianta la presenza di un'altra pianta più alta nelle vicinanze, stimolandola alla crescita verticale piuttosto che ad altre attività come la fioritura. A supporto di questa teoria è possibile osservare lo schema di assorbimento delle normali clorofille: esse assorbono molto efficaciemente la luce rossa; la luce in arrivo dal sole, quindi, cede immediatamente la propria componente rossa ai primi strati di vegetazione, lasciando una prevalenza di luce infrarossa agli strati inferiori. La percezione di questa luce infrarossa segnalava alle piante che era necessario crescere in altezza o, al massimo, allontanarsi dalla fonte di ombra.
Lo sviluppo di una risposta del genere è quasi banale: tra due piante poste in condizione di ombra, avrà maggiore successo quella che riuscirà ad allontanarsene; il meccanismo di allontanamento viene quindi premiato e rafforzato.

Con il passare del tempo il meccanismo è stato perfezionato e le sue funzioni espanse, fino ad arrivare alla condizione attuale. E se è vero che le piante non possono sviluppare pensieri e azioni consapevoli, è altrettanto vero che, probabilmente, esse sono in grado di apprezzare albe e tramonti molto meglio di quanto facciamo noi.