Come fanno capire le cellule di una radice se continuare a crescere o se differenziarsi?

La radice

La struttura di una radice può essere divisa in diverse parti, ma i ricercatori in uno studio si sono concentrati sulla punta della radice dove avviene la crescita della radice. La punta della radice viene chiamata apice radicale che è coperta da uno strato di cellule protettive detto cuffia radicale (o caliptra).

Sulla punta della radice ci sono delle cellule staminali che devono capire se dividersi e produrre altre cellule staminali oppure se differenziarsi in altri tipi di cellule in base alla loro posizione all'interno del tessuto radicale. 

Ora i ricercatori hanno scoperto che questa “scelta” dipende da sostanze che si pensava fossero dannose. I risultati di questa nuova ricerca ci mostrano il meccanismo con cui le radici crescono e come le cellule si differenziano. Questa ricerca è utile per poter ottimizzare diversi tipi di suoli ed avere delle colture più produttive.

Il meccanismo di azione grazie a due sostanze chimiche

Durante la respirazione cellulare si formano dei sottoprodotti tra cui molecole chiamate "specie reattive di ossigeno”. Questi hanno un ruolo di segnale cellulare ma sono anche stati descritti a lungo come segnali di stress che possono causare danni ai tessuti se lasciati senza controllo.

Gli studiosi hanno studiato una piccola pianta chiamata  Arabidopsis thaliana e durante lo studio hanno visto che la crescita delle radici è parzialmente regolata dalle interazioni tra due tipi di specie reattive dell'ossigeno: il superossido e il perossido di idrogeno, mentre questi si accumulano nelle diverse regioni della punta della radice.

Gli scienziati hanno osservato come queste sostanze chimiche presumibilmente tossiche erano utilizzate dalla pianta nei processi di segnalazione.

Le radici crescono grazie alla presenza di cellule staminali all'estremità di ogni radice che producono un rifornimento costante di cellule nuove alle sue spalle spingendo la punta della radice in avanti attraverso il terreno. Le cellule figlie “vecchie” smettono poi di dividersi e iniziano a specializzarsi. 

La velocità di crescita di una radice dipende dall'equilibrio tra due segnali opposti: quelli che incoraggiano queste cellule staminali a moltiplicarsi, e quelli che dicono loro di bloccare la proliferazione e di specializzarsi. 

I ricercatori hanno identificato una proteina RITF1 che, quando viene attivata, blocca lo sviluppo. La RITF1 è regolata dal superossido e dal perossido di idrogeno, i sottoprodotti della respirazione cellulare.

Le cellule esposte a maggiori quantità di superossido continuano a dividersi e produrre nuove cellule, mentre quelle che ottengono una dose pesante di perossido di idrogeno si  differenziano.

I ricercatori devono ancora approfondire i loro studi, però sono riusciti a capire che le specie reattive dell'ossigeno non sono solo sostanze chimiche tossiche ma hanno dei ruoli importanti come regolatori di un processo di sviluppo, passando da una cellula staminale a tessuto completamente differenziato.

fonte:

https://phys.org/news/2019-12-harness-bad-molecules-good.html