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Da uno studio nuove informazioni sull'orologio biologico delle piante

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Alcuni scienziati hanno rivelato come gli orologi biologici delle piante le aiutino a reagire ai cambiamenti legati all'alba e al tramonto nonché alla durata del giorno. Questi risultati hanno gettato nuova luce su come gli esseri viventi reagiscono al cambiamento dei ritmi della luce del giorno e potrebbero aiutarci a capire meglio gli effetti del jetlag e dei turni lavorativi. I risultati, ottenuti da scienziati in Ungheria e nel Regno Unito, sono stati pubblicati sulla rivista Molecular Systems Biology. L'UE ha sostenuto questo lavoro attraverso il progetto EUCLOCK ("Entrainment of the circadian clock"), che ha ricevuto 12,3 Mio EUR nell'ambito dell'area tematica "Scienze della vita, genomica e biotecnologia per la salute" del Sesto programma quadro (6° PQ). Molti esseri viventi hanno orologi circadiani che assicurano che vari aspetti metabolici, fisiologici e comportamentali avvengano nei momenti ottimali nel corso della giornata. Studi hanno dimostrato che diversi geni sono più attivi in momenti precisi della giornata e geni a essi collegati dal punto di vista funzionale sono spesso regolati per essere attivi nello stesso momento. Gli orologi biologici che controllano questi processi sono "sincronizzati" tramite informazioni come per esempio la luce.

Gli orologi biologici aiutano le piante a gestire in modo ottimale il metabolismo del carbonio. Durante il giorno, le piante usano energia proveniente dal Sole per trasformare il biossido di carbonio in zuccheri e ossigeno. Questo avviene in parti della pianta detti cloroplasti. Alcuni degli zuccheri vengono trattenuti nei cloroplasti in forma di "amidi transitori".

"Questi vengono scomposti per dare origine a zuccheri durante la notte, prevenendo l'inibizione della crescita della pianta causata dall'inedia," scrivono i ricercatori. "Diversi geni coinvolti nel metabolismo degli amidi sono regolati ritmicamente," aggiungono.

In questo studio, i ricercatori hanno testato diversi modelli matematici e hanno condotto vari esperimenti per determinare la complessità dei processi che controllano l’orologio circadiano della Arabidopsis thaliana. Volevano inoltre determinare come l'orologio mantiene abbastanza flessibilità da adattarsi ai cambiamenti stagionali e agli orari di alba e tramonto.

I loro studi hanno dimostrato che un modello matematico con tre anelli di retroazione era migliore per prevedere i risultati di esperimenti pratici rispetto a modelli con solo uno o due anelli di retroazione.

"Abbiamo mostrato che una maggiore complessità del modello permetteva alla fase circadiana dei componenti del modello di cambiare flessibilmente in risposta al fotoperiodo del ciclo luce-buio," affermano gli scienziati.

Secondo i ricercatori, "Il comportamento del modello può essere concettualmente diviso negli effetti degli input della luce, gli effetti delle ore del giorno del ciclo del mattino sui geni che si esprimono la sera, e gli effetti delle ore notturne del ciclo della sera sui geni che si esprimono la mattina."

Gli scienziati credono che le loro scoperte potrebbero essere importanti per le scienze agrarie. "Tempi corretti dei processi ritmici, come la degradazione degli amidi, sono fondamentali per la crescita, è quindi molto probabile che questa regolazione temporale della fisiologia vegetativa sia stata soggetta a selezione naturale e potrebbe contribuire al miglioramento delle colture," sottolineano.

I risultati potrebbero avere implicazioni anche per la medicina umana; la sonnolenza, la temperatura corporea, la pressione sanguigna e la forza fisica variano secondo un ritmo di 24 ore.

"I nostri risultati ci danno informazioni preziose su come le piante - e le persone - reagiscono ai cambiamenti della durata del giorno," ha commentato il professor Andrew Millar dell'Università di Edimburgo nel Regno Unito, che ha coordinato lo studio. "Potrebbero fornire un nuovo metodo per capire come adattarsi quando i ritmi giornalieri di luce e buio vengono interrotti."

Flash News

Nella mappa tra gli hot-spots più colpiti ci sono Amazzonia, le savane boschive di  Miombo nell'Africa meridionale, l’Australia sudoccidentale e il Mediterraneo

Mancano 10 giorni dall’evento globale su clima e ambiente - Earth Hour

Se le emissioni di CO2 continueranno ad aumentare senza controllo, il mondo è destinato a perdere almeno la metà  delle specie animali e vegetali oggi custodite nelle aree più ricche di biodiversità. A fine secolo potremmo assistere ad estinzioni locali in alcuni paradisi come l’Amazzonia, le isole Galapagos e il Mediterraneo. Anche rimanendo entro il limite di 2°C posto dall’accordo sul clima di Parigi, perderemmo il 25% delle specie che popolano le aree chiave per la biodiversità. È uno dei risultati più allarmanti del nuovo studio pubblicato oggi sulla rivista Climatic Change e realizzato da esperti dell’Università dell'East Anglia, della James Cook University e dal WWF.
Pubblicata a pochi giorni dall’evento globale Earth Hour, il più grande movimento globale per l'ambiente in programma il prossimo 24 marzo, la ricerca ha esaminato l'impatto dei cambiamenti climatici su circa 80.000 specie di piante e animali in 35 delle aree tra le più ricche di biodiversità sul pianeta. La ricerca esplora gli effetti sulla biodiversità alla luce di diversi scenari di cambiamento climatico - dall’ipotesi più pessimista con assenza di tagli alle emissioni e conseguente aumento delle temperature medie globali fino 4.5° C, a quella di un aumento di 2 °C, il limite indicato dall’Accordo di Parigi. Le aree sono state scelte in base all’unicità e varietà di piante e animali presenti. Le savane boschive  a Miombo in Africa, dove vivono ancora  i licaoni, l’Australia sudoccidentale e la Guyana amazzonica si prospettano essere tra quelle più colpite.
In queste aree gli effetti di un aumento di 4.5 °C creerebbe un clima insostenibile per molte specie che oggi vivono in questi paradisi naturali, ovvero:
- Fino al 90% degli anfibi, l’86% degli uccelli e l'80% dei mammiferi si potrebbero estinguere localmente nelle foreste a Miombo, in Africa meridionale
- L’Amazzonia potrebbe perdere il 69% delle sue specie vegetali
- Nell’ Australia sudoccidentale l'89% degli anfibi potrebbe estinguersi localmente
- Nel  Madagascar il 60% di tutte le specie sarebbe a rischio di estinzione locale
- Le boscaglie  del  fynbos nella regione del Capo Occidentale in Sud Africa, che stanno vivendo una fortissima siccità con carenze idriche significative verificatesi anche a  Città del Capo, potrebbero affrontare estinzioni locali di un terzo delle specie presenti, molte delle quali sono uniche di quella regione
Mediterraneo bollente. Il Mediterraneo è tra le Aree Prioritarie per la biodiversità più esposte ai cambiamenti climatici, in cui basterebbe un cambiamento climatico “moderato” per rendere vulnerabile la biodiversità: anche se l'aumento delle temperature si limitasse a 2 °C, quasi il 30% della maggior parte dei gruppi di specie analizzate di piante ed animali sarebbe a rischio. Continuando con gli attuali andamenti , senza cioè una decisa diminuzione delle emissioni di gas serra, la metà della biodiversità della regione andrà persa. Le specie più a rischio sono le tartarughe marine (si tratta di tre specie, la più diffusa è la Caretta caretta) e i cetacei, presenti in Mediterraneo con 8 specie stabili e altre 13 presenti occasionalmente, tutti in sofferenza già per altri tipi di impatto antropogenici. L’innalzamento delle temperature probabilmente supererà la variabilità naturale del passato, rendendo questa zona del pianeta un hotspot dell’impatto climatico. Dovremo aspettarci periodi di siccità in tutte le stagioni, con potenziali stress da calore per gli ecosistemi e le specie  più sensibili, come le testuggini d'acqua dolce, o gli storioni: Questi ultimi sono minacciati sia per il cambiamento del regime di salinità, sia per la riduzione dell'areale idoneo, combinazione drammatica per specie già fortemente indebolite dalla pesca illegale.
Oltre a ciò, l'aumento delle temperature medie e l’irregolarità delle precipitazioni potrebbe diventare la nuova “normalità”, secondo il rapporto, con una significativa riduzione delle precipitazioni nel Mediterraneo, in Madagascar e nel Cerrado-Pantanal in Argentina.

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