giovedì, Novembre 26, 2020
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La storia evolutiva dell’erba gatta

La via biosintetica del nepetalattone, la molecola responsabile del peculiare comportamento dei felini quando sono vicini alla pianta, è stata persa e riacquisita nel corso dell'evoluzione.

Noi la chiamiamo erba gatta, in inglese è la catnip o catmint, in francese herbe aux chats; e anche il nome scientifico di una delle specie, Nepeta cataria, richiama alla passione dei felini (gatti ma non solo) per questa pianta. Ad attirarli è un particolare composto volatile, il nepetalattone. Sebbene presente in altri vegetali della stessa famiglia, il nepetalattone manca invece nei parenti più stretti dell’erba gatta: non si trova nella menta, nel basilico, nel rosmarino, né in molte altre piante della sottofamiglia Nepetoidea. Allora, come ha fatto l’erba gatta a diventare tale?

Un gruppo internazionale di ricercatori ha provato a rispondere alla domanda con un approccio di genomica comparativa e analisi filogenetica. I risultati del loro lavoro, recentemente pubblicati su Science Advances, mostrano che la presenza del nepetalattone nell’erba gatta è il risultato di una “ri-evoluzione” della catena metabolica che porta alla sua sintesi. In altre parole, l’erba gatta ha riacquistato la capacità di produrlo che è stata invece persa dai suoi antenati.

Perché ai felini piace l’erba gatta, ma non il basilico

Di fronte all’erba gatta, la maggior parte di gatti, leoni, tigri e ocelot sono stati spesso osservati assumere comportamenti strani: ci si rotolano, fanno le fusa, si strusciano. Rispondono agli effetti del nepalattone, una molecola che mima i feromoni felini. Volatile, è un metabolita secondario della pianta appartenente alla famiglia degli iridoidi, presenti in diverse specie vegetali. Naturalmente, la funzione principale del nepalattone non è quella di attirare i gatti; piuttosto, come altri iridoidi, funziona probabilmente come difesa dagli insetti nocivi, contro cui sembra essere efficace quanto alcuni repellenti sintetici.

Nella famiglia delle Lamiaceae, cui appartiene anche il genere Nepeta, molte specie vegetali producono iridoidi, sebbene piuttosto diversi in termini di struttura e proprietà chimiche. Eppure, stranamente, nessuno dei parenti più stretti dell’erba gatta, gli appartenenti alla sottofamiglia delle Nepetoidae, li sintetizza: basilico, origano, menta, rosmarino e melissa sembrano aver perso questa capacità nel corso dell’evoluzione. Ma allora, perché l’erba gatta è invece ancora in grado di sintetizzare il napalattone?

Perso e ritrovato

Questa è la domanda da cui sono partiti gli autori dello studio, guidato da Sarah O’Connor, direttrice del Dipartimento della Biosintesi dei Prodotti Naturali del Max Planck Institute for Chemical Ecology. Per rispondere, hanno sequenziato il genoma di due diverse specie del genere Nepeta e lo hanno confrontato con quello dell’issopo officinale (Hyssopus officinalis), una pianta aromatica della sottofamiglia Nepetoidae che non produce il nepalattone né altri iridoidi. Quindi, hanno condotto un’analisi filogenetica e ricostruito gli enzimi biosintetici ancestrali, ripercorrendo così il processo molecolare alla base dell’evoluzione della pianta.

«Abbiamo scoperto una serie di enzimi insoliti che portano alla produzione del nepalattone, che si sono evoluti esclusivamente nell’erba gatta e non si trovano in nessun’altra pianta imparentata», spiega in un comunicato Benjamin Lichman, primo autore dello studio. I risultati dello studio hanno permesso di stabilire che la biosintesi del nepalattone dell’erba gatta è una capacità riacquistata nel corso dell’evoluzione, perduta e poi, nel tempo, ritrovata. Ma, scrivono gli autori, non è interessante solo come esempio di “ri-evoluzione”. Infatti, la biosintesi del nepalattone nelle specie del genere Nepeta rappresenta anche un’innovazione evolutiva. Pur mantenendo la struttura di base caratteristica degli iridoidi, il nepalattone presenta differenze chimiche chiave: ad esempio, nelle altre piante gli iridoidi sono di solito legati a uno zucchero, che ne determina l’attivazione nello stomaco degli insetti; al contrario, lo zucchero manca nel nepalattone, che agisce quindi come sostanza volatile.

La ricerca condotta sul nepalattone dell’erba gatta fornisce un’importante sistema d’indagine per andare a scoprire le dinamiche evolutive dei sistemi metabolici e di difesa delle piante. «L’erba gatta ci offre un modello fantastico per studiare questi processi», commenta O’Connor. «Ora stiamo provando a modificare le sostanze chimiche presenti nell’erba gatta: questo ci aiuterà a capire se abbiamo compreso completamente tutti gli aspetti del pathway metabolico e le funzioni ecologiche del nepalattone. A sua volta, questo ci aiuterà a scoprire le pressioni selettive che hanno portato la pianta a perderlo e poi riacquisirlo».


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Articolo pubblicato con licenza Creative Commons Attribuzione-Non opere derivate 2.5 Italia.   

Immagine: Pixabay

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Anna Romano
Biologa molecolare e comunicatrice della scienza, amo scrivere (ma anche parlare) di tutto ciò che riguarda il mondo della ricerca.
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