Come si mantiene il ciclo sonno-veglia nelle piante? Una nuova ricerca sulle proteine vegetali può aiutarci a comprendere meglio il ritmo circadiano umano e le malattie umane.
Tutte le forme di vita hanno ritmi biologici. Questo complesso insieme di orologi interni è regolato principalmente dalla luce, o dalla sua mancanza. Il corpo umano e gli altri organismi viventi diurni sanno innatamente che la luce significa che è ora di svegliarsi, mentre la mancanza di luce significa che è ora di dormire. Gli scienziati hanno studiato per secoli il modo in cui la luce può provocare un tale impatto, con continue nuove scoperte. Sorprendentemente, sembra che una serie di proteine vegetali chiamate criptocromi possa essere responsabile di gran parte del ritmo circadiano umano.
Come si mantiene il ciclo sonno-veglia?
Negli esseri umani, la luce viene percepita dalla retina degli occhi, che converte l’energia luminosa in onde elettriche trasmesse dalle fibre nervose al nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo. A sua volta, questa parte dell’ipotalamo induce altre parti del cervello a comunicare con il resto del corpo l’ora del giorno attraverso messaggeri ormonali come la melatonina e il cortisolo. Tuttavia, anche le piante e i batteri non hanno un cervello, ma rispondono alla luce.
Come avviene esattamente questo fenomeno? Un antico gruppo di proteine note come criptocromi aiuta gli organismi semplici e complessi a mantenere i loro orologi interni in orario. L’aspetto più interessante è che anche gli esseri umani e altri animali possiedono criptocromi e sembrano esserne influenzati in vari modi.
Il ruolo dei criptocromi
I nostri ritmi circadiani non regolano solo il sonno, ma anche la crescita, il metabolismo e molte altre attività importanti. Una proteina scoperta decenni fa nelle piante e ritrovata nell’uomo e in altri animali sembra svolgere un ruolo importante. I criptocromi sono un insieme di proteine presenti anche nelle prime piante che si attivano al buio. Queste proteine sono coinvolte nell’indicare agli animali quando migrare, nell’aiutare le piante a sapere quando crescere e persino nella crescita delle cellule tumorali umane. Una nuova ricerca ha scoperto che sono inibite da proteine strettamente associate che percepiscono la luce blu.
Secondo gli ultimi studi, le piante crescono soprattutto di notte grazie alle indicazioni dei criptocromi. Quando le proteine che inibiscono i criptocromi sono disfunzionali, le piante crescono due volte più velocemente. Questa conoscenza potrebbe essere importante per il futuro trattamento del cancro, in quanto i criptocromi sembrano favorire la crescita delle cellule tumorali. Inoltre, può essere utilizzata in agricoltura per incoraggiare le piante a crescere più rapidamente e a raggiungere dimensioni maggiori con meno tempo e meno risorse.
Confronto tra mele e esseri umani?
Molti potrebbero chiedersi come queste scoperte sulle piante possano influire sulla salute umana. Tuttavia, è importante ricordare che tutto ciò che sappiamo oggi sulla cronobiologia, o lo studio degli orologi interni, è iniziato con studi effettuati sulle piante. All’inizio delXVIII secolo lo scienziato Jacques d’Ortous de Mairan si chiese se l’apertura e la chiusura delle foglie di mimosa fossero causate dalla luce solare. Dopo aver messo le piante in casa senza esposizione alla luce, notò che continuavano ad aprire le foglie durante il giorno e a chiuderle di notte. Il ciclo sonno-veglia di queste piante si è mantenuto inalterato senza l’ausilio di fattori quali la luce e la temperatura, il che ha indotto altri ricercatori ad approfondire la questione. Per la prima volta gli scienziati si sono resi conto che, mentre la luce svolge un ruolo importante nel comportamento di piante e animali, anche noi abbiamo orologi interni che controllano le nostre attività.
Sebbene si capisca molto sui ritmi circadiani di piante e animali, c’è ancora molto da imparare. Chiedersi “Come si mantiene il ciclo sonno-veglia?” è il primo passo per risolvere molti enigmi sulla nostra salute e sul nostro comportamento.
