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').