L'azoto è essenziale per tutte le piante e gli animali ma, nonostante esse siano circondate da questo elemento che costituisce il 79% della componente gassosa dell'aria sulla terra, solo pochi batteri possono assorbirlo direttamente dall'ambiente.

Tutte le altre specie sono quindi indirettamente dipendenti da questi batteri, che arricchiscono il terreno di azoto. Un nuovo documento appena pubblicato sul giornale 'open-access' 'PloS Biology' indaga gli aspetti genetici dietro la relazione simbiontica tra i batteri azoto-fissatori e le piante e presenta evidenza di specifiche modificazioni genetiche, che potrebbero aver condotto all'evoluzione di simbiosi con batteri azoto-fissatori a partire da una forma più antica di simbiosi.

Circa l'80% di tutte le piante terrestri hanno una relazione simbiontica con funghi del phylum Glomeromycota. Il fungo penetra nelle cellule della radice delle piante e fornisce loro fosfati ed altri elementi nutritivi presenti nel suolo. Questo genere di simbiosi è denominata 'micorriza arbuscolare' e si è evoluta più di 400 milioni di anni fa. Il professor Martin Parniske ed i suoi colleghi hanno iniziato il loro studio dando uno sguardo ai geni conosciuti per essere coinvolti nella creazione della micorriza arbuscolare, al fine di verificare se si potessero trovare, per essi, evidenze di qualsiasi specifica differenza genetica, quando presenti in piante che formano simbiosi anche con batteri azotofissatori.

"In questa così chiamata 'simbiosi in noduli radicali' i batteri vivono in cellule della radice di piante ospiti, dove esse legano in speciali organi l'idrogeno elementare dell'aria,” riferisce Parniske. In cambio i microrganismi ricevono carboidrati ad alta energia prodotti dalla fotosintesi della pianta ospite.

Era già stato oggetto di precedente disquisizione il fatto che geni coinvolti nelle simbiosi micorriziche arbuscolari potessero prendere parte alla realizzazione della nodulazione, poiché entrambe le simbiosi di cui si è detto coinvolgono relazioni intracellulari. Un indizio fu il fatto che parecchi geni, incluso il così chiamato kinasi-gene recettore della simbiosi (SYMRK), sono coinvolti in un programma genetico che collega la micorriza arbuscolare ad una forma di simbiosi dovuta a noduli batterici. Inoltre l'analisi del SYMRK in parecchie specie di piante forniva la particolare prova che Parniske e i suoi colleghi avevano sperato.

Riferisce Parniske: "I nostri risultati rivelano che una espansione delle funzioni del SYMRK costituiva un importante passo nell'evoluzione di simbiosi nodulare intracellulare”. La maggior parte delle piante hanno una versione breve del SYMRK necessaria per simbiosi nelle micorrize arbuscolari ('AM symbiosis').

Una variante più lunga del SYMRK è stata trovata solo in piante coinvolte in relazioni simbiontiche con batteri azoto-fissatori. E' importante notare che la versione più lunga è stata trovata sia in legumi (che formano simbiosi con batteri del genere Rizobium, la simbiosi azotofissatrice dei libri di testo), che nel genere Actinorhiza (come l'ontano), che forma relazioni simbiontiche con batteri del genere Frankia, riguardo le quali le informazioni genetiche sono ridotte. Il risultato suggerisce quindi "una comune origine evolutiva delle simbiosi radicali intracellulari coinvolgenti batteri azotofissatori".

Questo lavoro è un importante passo nella direzione della comprensione dell'azoto-fissazione nelle piante e anche riguardo il fatto se le piante che non realizzano simbiosi con batteri azotofissatori possano essere modificate al fine di realizzare tale processo, in modo da incrementare il loro valore nutrizionale. Autore di questa ricerca è Martin Parniske, del Dipartimento di Biologia dell'Università di Monaco - 80638 – Germania.

Questa ricerca è stata pubblicata nel giornale open-access PLoS Biology (= Not Public Library of Science Biology) (www.plosbiology.org).

Il testo dell'articolo 'Functional adaptation of a plant receptor-kinase paved the way for the evolution of intracellular root symbioses with bacteria, realizzato dagli autori: Markmann K, Giczey G, Parniske M (2008) è liberamente disponibile al seguente indirizzo web.

"Tutte le ricerche in PLoS Biology sono 'Open Access'. Sul sito internet 'PLoS Biology' tutto è immediatamente disponibile per la lettura, download e redistribuzione, incluso in archivi senza costo per chiunque, dovunque; l'unica condizione è che gli articoli siano propriamente attribuiti all'autore ed alla fonte originale. Il copyright è mantenuto dagli autori dei testi. La Biblioteca Pubblica delle Scienze ( Public Library of Science) utilizza la licenza: 'Creative Commons Attribution License' ".