Studio svela il segreto dei patogeni fungini che distruggono i raccolti
Scienziati negli Stati Uniti hanno scoperto in che modo i funghi riescono a ridurre l'attrito sulle loro spore così da diffonderle più in alto e più lontano possibile. Essi affermano che la loro scoperta potrebbe aiutare i ricercatori a trovare nuovi modi per controllare la diffusione di patogeni fungini come la sclerotinia, che causa varie malattie in colture come i girasoli e la soia e costa agli agricoltori miliardi di euro ogni anno. Lo studio è stato in parte finanziato dall'UE mediante una borsa Marie Curie del valore di circa 18.000 EUR nell'ambito del Settimo programma quadro (7° PQ). Le scoperte sono state recentemente pubblicate nella rivista Proceedings of the National Academy of Science (PNAS). Usando una telecamera ad alta velocità per misurare la velocità delle spore emesse dalla sclerotinia, matematici e biologi dall'Università della California, Berkeley, Università di Harvard e Cornell University hanno osservato che il fungo sputa migliaia di spore quasi contemporaneamente per formare uno sbuffo che riduce l'attrito con l'aria quasi a zero e crea un vento che trasporta molte delle spore 20 volte più lontano di quanto potrebbe viaggiare una singola spora. Le spore vengono espulse a circa 8,4 metri al secondo, ma poiché sono così piccole (lunghezza 10 micron) l'attrito dell'aria le ferma dopo soli 3 millimetri (mm). Tuttavia, quando migliaia di spore vengono emesse nello stesso momento, alcune possono viaggiare per oltre 100 mm. "Nel Tour de France, i ciclisti formano un gruppo compatto che può ridurre l'attrito dell'aria del 40%", ha detto Marcus Roper, coautore principale e ricercatore post dottorato nel dipartimento di matematica a UC Berkeley. "Le ascospore della sclerotinia formano il gruppo compatto in modo perfetto, riducendo l'attrito dell'aria a zero e creando una corrente d'aria che le porta ancora più lontano." Il dott. Roper e Agnese Seminara, coautrice principale e ricercatrice post dottorato e fisico teorico alla Facoltà di ingegneria e scienze applicate di Harvard, hanno usato equazioni standard di idrodinamica per creare un modello preciso del movimento dello sbuffo di spore. Essi hanno mostrato che migliaia di spore emesse contemporaneamente eliminano velocemente tutto l'attrito e ciò permette loro di percorrere circa un centimetro (cm), a quel punto le spore sono catturate dal vento che hanno generato e che le spinge a una velocità di 60 cm al secondo. Secondo il dott. Dr Roper, il loro movimento ascendente è fermato solo dalla gravità. Le armi fornite dalla "cooperazione idrodinamica" permettono ai funghi sul terreno di sparare le loro spore nelle ferite dei fiori e delle piante, e da lì possono rapidamente diffondersi in tutta la pianta e ucciderla, ha sottolineato. I ricercatori erano anche curiosi di esaminare in che modo i funghi riescono a emettere le loro spore simultaneamente. Hanno quindi fatto crescere un'altra muffa, un fungo saprofita del genere Ascobolus, su sterco di cavallo e hanno focalizzato la loro telecamera ad alta velocità sul corpo fruttifero a forma di coppa che misura 2 mm e che contiene decine di migliaia di sporangi, ciascuno contenente 8 spore. Essi hanno scoperto che, mentre sembra essere casuale quale sporangio si apre per primo, dopo che uno o due sono esplosi, un'ondata di aperture viaggia verso l'esterno con anelli successivi di sporangi che si rompono in sequenza. Poiché questo accade in un decimo di secondo, l'emissione sembra simultanea. "Ciò che appare come uno sbuffo è in realtà una serie di emissioni di strati sottili," ha spiegato il dott. Roper. Modificando il loro modello matematico tenendo conto di questo, il dott. Roper e la dott.ssa Seminara hanno scoperto che l'emissione cooperativa in strati è un metodo altamente efficace per sparare le spore a grande distanza. Essi continueranno a studiare attentamente come l'emissione delle spore viene iniziata, e anche se e in che modo le spore possono imbrogliare per assicurarsi di venire lanciate più lontano rispetto alle proprie compagne. Commentando i risultati dello studio, Anne Pringle, senior author e professore associato di biologia evolutiva e organismica ad Harvard, ha detto: "Le scoperte potrebbero avere implicazioni per i metodi di controllo della diffusione dei patogeni fungini. La sola sclerotinia costa agli agricoltori degli Stati Uniti circa 1 Mld USD [730 Mio EUR] ogni anno, compresi i costi per controllare i funghi e le perdite di raccolti."
Paesi
Stati Uniti