Vegetale. A chi? - Seconda parte

Modulare vs Unitario
Nel post precedente ci si era lasciati ragionando intorno al concetto di esperienza, se fosse più o meno attribuibile al mondo vegetale e perché. Le piante hanno sicuramente sensibilità e rispondono, segnalano attivamente, ma ciò non è sufficiente per parlare di esperienza sentita nemmeno nelle sue forme più semplici. E tutto questo in parte è dovuto al fatto che una pianta È un tipo di creatura particolare.

Esiste un modo di essere animale diverso rispetto a quello di altri tipi di forme di vita. Questo modo comparve grazie allo sviluppo del corpo e dell’azione, insieme a nuovi tipi di sensibilità che accompagnano quelle azioni e sono da esse alimentati. Attenzione a non semplificare troppo: ci sono state anche altre strade evolutive esplorate da altri tipi di animali così come dalle piante.

Se un aumento di dimensioni può dare maggior beneficio evolutivo, un piccolo animale ha due modi per ottenerlo. Il primo, ovviamente, è cercare di costruire quello stesso corpo su scala maggiore, conservando la stessa forma: e questo comporta nuove esigenze per la circolazione dei materiali e per la coordinazione delle parti. L’altro modo è invece dato al limitarsi a replicare la forma esistente, aggiungendo al proprio corpo una sorta di gemello che resti attaccato, e poi un altro, e ancora, finché possibile. Una colonia insomma. I biologi lo chiamano «piano corporeo modulare», mentre l’altro è detto «unitario».

La modularità ricorda il processo con cui le cellule si dividono ripetutamente per generare un organismo complesso come il nostro; tuttavia, in questo contesto, le unità che si ripetono sono animali interi oppure altri elementi analoghi. I coralli funzionano così, e in larga misura, anche le piante. Durante l'analisi di un organismo modulare, risulta spesso complesso determinare se debba essere considerato come singolo individuo il corallo ramificato nel suo insieme oppure i singoli polipi che lo costituiscono; analogamente, tale ambiguità si presenta per una pianta fiorita. Le unità costitutive più piccole presentano frequentemente un elevato grado di autonomia: sono in grado di riprodursi autonomamente, pur continuando a dipendere, per la loro sopravvivenza, dall'organismo aggregato.

Gli organismi modulari spesso producono strutture ramificate, arboriformi. Una volta intrapresa questa strada, lo stile di vita, per quanto riguarda il comportamento, tende a rimanere semplice o addirittura a semplificarsi ulteriormente. I coralli, pur sviluppandosi verso l’esterno e dotati di motilità, restano comunque fermi e saldamente ancorati al substrato. Ci sono poi casi più estremi, come quello dei briozoi (significa «animali muschio» e sono sulla Terra da mezzo miliardo di anni!). Questi organismi presentano un piano corporeo che consente di distinguere i lati destro e sinistro e possiedono un sistema nervoso. Si sono adattati a uno stile di vita collaborativo, spesso formando colonie che assumono strutture complesse simili a cespugli o muschi. La morfologia di tali animali risulta altamente variabile e non segue un numero prestabilito di appendici, analogamente alle piante come la quercia, riconoscibile per la sua forma complessiva ma priva di una disposizione fissa dei rami, cosa comune nei vegetali, salvo rarissime eccezioni.

Non a caso gli esseri umani, un gambero, un polpo o un pesce sono invece organismi unitari. Abbiamo forma definita, ripetuta da una generazione all’altra, e non siamo costituiti da unità in parte autosufficienti. La forma del corpo unitario è importante per l’evolvere dell’azione: con una forma corporea di base, si sviluppano schemi d’azione, dato un corpo quel che può fare dipende dalla sua forma.

Gli organismi modulari, essendo generalmente sessili, non sono in grado di compiere azioni complesse; questa caratteristica li rende simili alle piante che, pur essendo sensibili e capaci di rispondere agli stimoli, sfruttano queste abilità in maniera diversa rispetto agli animali. Le piante utilizzano le loro capacità per modellare il proprio corpo, la cui struttura riflette la storia degli stimoli percepiti: dove hanno trovato luce, gli ostacoli incontrati e altro ancora. Possedendo un corpo meno integrato, la forma può essere modificata in modo più vario e adattarsi liberamente alle condizioni ambientali.

Comunità

Le piante quindi, i funghi e anche alcuni animali, hanno percorso la via del disegno modulare. Un organismo di questo tipo ha un’individualità meno chiara; più che un organismo individuale, in una certa misura è una comunità o una colonia.

In un albero o in qualcosa di simile l’unità fondamentale è, per certi versi, un modulo costituito da un singolo segmento di ramo, una foglia e una gemma: l’albero è una colonia organizzata formata da tali unità. Questo lo sapevano un altro Darwin, Erasmus, il nonno di Charles, e Wolfgang Goethe che è stato, tra le tante cose, un grande ed eccellente naturalista. E lo sa anche chiunque si sia soffermato ad osservare le singole foglioline di faggio che crescono alla base dei loro simili, o abbia avuto a che fare con le talee e la rigenerazione.

Un dato interessante: le radici non sono modulari nel modo in cui lo sono le parti che si trovano sopra il terreno.

Per certi aspetti, più che un singolo individuo, una pianta è una comunità, al cui interno c’è segnalazione e coordinazione, più o meno come restano distinti due o più esseri umani nonostante tra loro ci sia una fitta comunicazione: interagire socialmente non fonde le singole soggettività. Ma attenzione! Il fatto che ci sia segnalazione non implica che ciò formi un sé integrato, fuso: i singoli individui di una colonia di briozoi hanno ciascuno il loro sistema nervoso e comunicano elettrochimicamente, ma ciò non li unifica, proprio come la fitta comunicazione tra umani non crea entità diverse.

Pur essendo per certi versi comunità, a differenza di altri organismi modulari, nelle piante resta difficile separare le unità. Una pianta ha meno aspetti di un sé osservato negli animali. Essere coinvolti nel mondo come un sé e ricevere particolari impressioni dalle cose, creano la soggettività. Ognuno con la propria, io con la mia e tu con la tua. Le piante non sembra abbiano un tu, piuttosto un loro fatto di fusti e germogli, con segnali tra le parti. Ma anche questa è una semplificazione: le piante in realtà sono in parte comunità e in parte individuo.

Barbalbero (Tolkien)

Alternativa alla soggettività animale
Le piante non sono «animali molto lenti» come ha detto un biologo, o «animali verdi» come intitola Marco Ferrari il suo interessante libro. Non sono tenute insieme come gli animali, che sono i nostri consueti modelli quando pensiamo a interi organismi. Lavorando in giardino o potando un albero si è liberi di pensare che si sta separando un’unità vivente da un insieme di altre, o anche visualizzare l’intero come un singolo organismo, ma non è questa la prospettiva giusta.

Tuttavia, le parti delle piante sono più legate di quanto lo sia una colonia di esseri viventi distinti. Lungo il suo cammino affiancato a quello degli animali, la vita vegetale ha sviluppato un tipo di organizzazione diverso. Poiché una pianta non è compiutamente un sé, per quanto riguarda l’esperienza vegetale il problema non è limitato alla mancanza di un sistema nervoso, ma al fatto che una pianta è un tipo di essere diverso. Nelle piante, a livello cellulare, esiste un certo tipo di agentività, e anche a livello del fusto o del singolo modulo, nonché dell’intero arbusto o albero – e in certi casi anche a livello di clone, vale a dire un insieme di piante derivanti da un unico seme e connesse dalle radici.

Poiché le piante non hanno sistema nervoso, manco anche degli schemi elettrici su ampia scala da esso generati. Nelle piante esiste una grande abbondanza di attività elettrica, e se ne scoprono continuamente di nuove. Ma l’esistenza di qualcosa di elettrico da solo non dimostra che le piante abbiano esperienze. Gli schemi elettrici che esistono e si formano nel nostro cervello si integrano e formano uno strato di attività che viene poi modificato e perturbato dagli eventi rilevati dai sensi.

Dimostrare che le piante hanno sensazioni sarebbe davvero una grandiosa scoperta della moderna elettrobotanica.

Vedere gli alberi – enormi, fermi, silenziosi – come soggetti con esperienza che procedono al proprio passo mentre noi brulichiamo intorno ad essi, è molto evocativo. L’idea di esperienza vegetale porta con sé qualcosa di impressionante e basta poco per rianimare la questione. Osservare gli alberi di una foresta, magari plurisecolari se non millenari, e pensare che sono stati testimoni dei secoli, toglie il fiato, anche sapendo benissimo che non si sta osservando individui unificati.

Ricordando l’esperimento che dimostra che una foglia ferita segnala alle altre il suo stato, se ci atteniamo agli standard animali, il rilevamento e la segnalazione del danno sono processi semplici: tuttavia, quel che si è osservato in quella piantina era inatteso, ha aperto una porta che lascia intravedere le piante diversamente.

Per un minimo di cognizione
Ma non basta dimostrare che le piante rilevano quanto accade intorno a loro e rispondono: questo lo fanno persino i batteri. Certo che, in una pianta, con il suo enorme numero di cellule e le loro sintesi chimiche, quest’attività avviene in maggior misura rispetto a un organismo unicellulare, batterio o protozoo che sia, e in biologia, quella «maggior misura» può fare un’enorme differenza. Ma deve essere una «maggior misura» del tipo giusto, non basta scatenare una valanga di reazioni elettrochimiche.

Col progresso della ricerca sulla sensibilità e sulla segnalazione in organismi vegetali si è introdotto il termine di «cognizione minimale», terminologia molto controversa, vale la pena approfondire qui. La cognizione minimale è un pacchetto che comprende sensibilità, risposte e forse anche la capacità di far confluire passato e presente nel calcolo del da farsi (una cosa che sia i batteri che le piante possono fare), riflettendo l’importanza dell’informazione per i progetti vitali dell’organismo. A quanto pare sembra che ogni forma di vita – compresi funghi, piante e organismi unicellulari – possa utilizzare tutto ciò per farne qualcosa. Quindi la cognizione minimale è strettamente legata all’incalcolabile traffico di segnali e reazioni, un complicatissimo va-e-vieni essenziale per la vita.

Va specificato che questa idea non è un concetto astratto vuoto, non è applicabile a qualsiasi cosa. Per esempio, sia il sale in un cucchiaino che le radici di una pianta reagiscono all’acqua: le radici modificano la direzione in cui crescono, il sale si scioglie. Entrambi, in un certo senso rispondono, ma la reazione della pianta va oltre il semplice accadimento: cambia in relazione a ciò che l’acqua rappresenta per i progetti vitali della pianta, per la sopravvivenza e la riproduzione; viene cioè tracciata una via in cui sono coinvolti geni e ormoni, affinché il rilevamento dell’acqua produca un particolare effetto. Nel caso del cucchiaino di sale non c’è nessuna cognizione minimale.

Essere in possesso di cognizione minimale corrisponde ad avere un «punto di vista». Ma è questa esperienza, o esperienza esperita, che cioè induce a mettere in atto, a reagire o, in altre parole, è senzienza? Se svanisce la cognizione, viene meno anche l’esperienza?

Sono idee affascinanti, ma troppo semplicistiche. Alcuni tipi di cognizione minimale possono aver luogo anche senza che vi sia molto di riconducibile a un sé, e in quei casi non esiste la configurazione corretta per un’autentica soggettività. Una pianta potrebbe essere un’utilizzatrice di informazione sensoriale, un essere sintonizzato con gli eventi e in grado di rispondere ad essi, senza che però vi sia alcuna forma di esperienza sentita.

Tra il tutto e il niente c’è sicuramente una zona di confine, il gradualismo dell’evoluzione la implica necessariamente: esistono esseri che hanno i più vaghi accenni di qualcosa di simile all’esperienza. Ma chi troveremo laggiù? Sono in molti a dubitare che possa trattarsi di piante, e il motivo è evoluzionistico: non perché ciò che esse fanno sia semplice rispetto a ciò che fanno gli animali, ma perché hanno imboccato una via diversa.

Le piante rappresentano un modo alternativo di mettere a frutto le risorse intrinsecamente presenti nelle cellule complesse, un’alternativa che dà luogo a una certa sensibilità e intelligenza, ma non all’esperienza sentita. Ma le piante continuano a sorprenderci: in questa mia playlist su YouTube troverete dei documentari sorprendenti e affascinanti!

Parafrasando il titolo del forse più famoso libro del compianto Frans De Waal, se non siamo nemmeno così intelligenti da capire l’intelligenza di un animale, potremo mai scoprire se esista davvero un’intelligenza vegetale? Se poi definiamo l’intelligenza come la capacità di affrontare problemi ambientali e di adattare il comportamento in risposta a essi, allora ogni essere vivente può essere considerato intelligente: persino protozoi e batteri mostrano comportamenti che li aiutano a evitare aree pericolose o illuminate, e a dirigersi verso fonti di cibo, o verso la luce se sono fotosintetici.

Ma grazie a queste sorprese sono d’accordo con chi sostiene che qualcosa di lontanamente simile alle emozioni c’è. Se si pensa agli straordinari progressi compiuti nel campo della conoscenza degli insetti e della loro sensibilità possiamo dire che nel caso delle piante siamo ancora molto lontani da quel punto, ma abbiamo fatto un bel pezzo di strada in quella direzione.
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Riferimento bibliografico: "Metazoa" di Peter Godfrey-Smith

Vegetale. In che senso? - Prima parte

Premessa
L'espressione «dare del vegetale» (o dire a qualcuno «sei un vegetale») è una metafora in genere offensiva e denigratoria, utilizzata per descrivere una persona che, a causa di una malattia, un incidente o un grave deterioramento cognitivo, non è più in grado di comprendere la realtà, interagire con l'ambiente o muoversi autonomamente.

Espressione che andrebbe completamente rivista.

Paradossalmente la necessaria chiarezza è simile a quanto occorre nel mondo della cosiddetta Intelligenza Artificiale, che tutto è tranne che...intelligente!

In un post recente si è raccontato di come il passaggio dagli ambienti acquatici a quelli terrestri ha segnato svolte cruciali, aprendo la strada a nuove forme di vita e strategie evolutive.

In tutto ciò le piante furono una parte importantissima, ma che si tende sempre a mantenere sullo sfondo: quando si parla di evoluzione si pensa quasi sempre soltanto a forme animali.

L’energia che alimenta la vita e consente la produzione di materia vivente proviene quasi interamente dal sole ed è imbrigliata dalla fotosintesi. Le prime forme di vita che la adottarono furono alcuni batteri marini (cianobatteri), tuttora presenti, così come in altri tipi di microbi e più tardi nelle alghe che assorbirono al proprio interno i batteri, trasformandoli in organelli cellulari specializzati: i cloroplasti. E fin dalle elementari sappiamo che i vegetali sono alla base della catena alimentare.

Circa 450 milioni di anni fa, alla fine dell'Ordoviciano, alcune alghe verdi d'acqua dolce iniziarono il processo di colonizzazione della terraferma, evolvendosi successivamente in muschi, felci e altre forme vegetali fino a originare alberi di grandi dimensioni. Le praterie e le foreste che vediamo oggi usato, per così dire, la stessa cassetta degli attrezzi genetica, che usavano allora quelle alghe: più riciclo di così! Solo dopo l'inizio di questa colonizzazione da parte delle piante fu possibile per gli animali – inizialmente invertebrati come artropodi, millepiedi e ragni – stabilirsi sulla terraferma, evento che si verificò più tardi, verso la fine del Siluriano, circa 425 milioni di anni fa. Le piante furono fondamentali nel creare le condizioni necessarie per la vita animale terrestre: modificarono l'atmosfera incrementando il livello di ossigeno e permisero la formazione dei primi suoli.

Schema cellulare semplificato

A livello cellulare, animali e piante hanno risorse simili, salvo per quelle vestigia batteriche che consentono alle seconde di effettuare la fotosintesi (per approfondire si veda questo mio post). Ciò nonostante le piante intrapresero una via evolutiva propria, che prevedeva soprattutto immobilità, oltre che crescita: assorbire acqua (problema tutt’altro che semplice), aria e luce mentre simultaneamente si protendono verso l’alto e verso il basso, per captare contemporaneamente energia dal Sole e umidità dal terreno. 

Avrebbero potuto le cose andare diversamente? Sarebbe stato possibile avere un organismo che pur crogiolandosi al Sole avesse potuto muoversi attivamente, anche strisciando, in cerca di luce e acqua?

Alcuni organismi animali ci hanno provato, ottenendo qualcosa di simile: i coralli, ad esempio, sfruttano la fotosintesi grazie alla simbiosi che hanno stabilito con alcune alghe, altri hanno trafugato alcune componenti vegetali e, nonostante la maggioranza viva ancorata al substrato, alcuni sono dotati di movimento corporeo. Ma sono tutti animali marini per i quali la componente energetica derivata direttamente dal Sole è usata meno, accessoriamente. Gli organismi che invece hanno iniziato come vegetali non hanno mai tentato di acquisire mobilità intesa in senso animale[1]. In altre parole stili di vita che associno fotosintesi e movimento sono pressoché sconosciuti negli organismi pluricellulari. Intraprendendo la via della fotosintesi sulla terraferma le difficoltà di movimento poste dal nuovo ambiente, a cominciare dalla gravità e dall’evaporazione, hanno selezionato adattamenti a restare in un sito e a costruire strutture in grado di raccogliere la luce.

Ciò non significa che in questa loro vita più lenta e fisicamente vincolata, non abbiano però un loro versante attivo: spostando acqua e modificando la rigidità delle proprie parti queste possono essere mosse visibilmente (si pensi alle piante carnivore). Ma sono casi rari.

Tuttavia, le cellule vegetali hanno tutto ciò che occorre per essere sensibili e reattive, oltre ad avere apparati cellulari in grado di generare potenziali d’azione di natura elettrochimica. Ma nelle piante non c’è nulla di simile ai sistemi nervosi intesi nel loro senso comune.

Eppur si muove

A questo punto potreste osservare che anche la crescita conta come azione, lenta ma reale. Ma allora anche le sintesi chimiche lo sono. Questo è il punto di vista di coloro i quali attribuiscono ai vegetali qualità…animali, quando invece sono i modi in cui le piante fanno gran parte di ciò che fanno.

Se dovessimo chiedere ad un botanico quali siano le piante più intelligenti, molti di loro risponderebbero: le piante rampicanti. Soprattutto quelle dotate di viticci che vengono direzionati e mossi per agganciarsi saldamente alle strutture su cui crescono.

Che dire allora della enorme quantità di azione vegetale che ha luogo sottoterra, a causa del continuo sondaggio esplorativo che effettuano le radici? Charles Darwin, da osservatore geniale qual era, lo aveva capito e disse che il luogo dove si potrebbe trovare una sorta di «cervello» delle piante era proprio là sotto, e non in alto alla luce del Sole.

Tornando in superficie e alle rampicanti, queste devono prendere molte più decisioni delle altre piante e non a caso esistono bellissimi esperimenti corredati da filmati in time-lapse (questo qui incorporato è bellissimo, 83 giorni condensati in un paio di minuti).

Non a caso, nell’evoluzione le volubili (un tipo di rampicante, con fusti erbacei o legnosi deboli e flessibili) e le rampicanti in senso stretto, sono le ultime arrivate: sono quasi tutte angiosperme, ossia appartenenti ad un gruppo dotato di un metabolismo molto efficiente, comparso più o meno nell’era dei dinosauri (230-240 milioni di anni fa) e che, in molti ambienti, sostituì le gimnosperme, conifere ed affini, comparse molto tempo prima (360-380 milioni di anni fa). 

Insomma, tra le piante, le rampicanti sembrano particolarmente sveglie con capacità di riscoprire capacità latenti nelle loro cellule: capacità rimaste per un certo tempo come nascoste o impedite in forme ancestrali più tranquille. 

Si diceva prima del potenziale d’azione. All’interno di una pianta ha luogo anche una gran quantità di segnalazione chimica.

Sembrerà strano, ma un’anonima e pressoché onnipresente piantina, arabetta comune, è il punto di riferimento principale per ogni botanico perché rappresenta l’organismo modello per eccellenza. 

Arabetta comune

Un esperimento del 2018 ha dimostrato che se un bruco si mette a masticarne una foglia, o se un umano la strappa via, parte rapidamente un segnale alle foglie vicine, preparandole ad organizzare una difesa chimica. Con una tipica reazione a catena di eventi, molto simile a quanto avviene negli animali, una sostanza ampiamente usata nella segnalazione chimica (glutammato) viene liberata da una cellula e influenza i canali ionici delle altre, agendo come molecola segnale e neurotrasmettitore. Una foglia non danneggiata che si trovi a una certa distanza dalla lesione riceve il segnale e può prepararsi nell’arco di qualche minuto. 

È esperienza questa? Come si collocano le piante nell’evoluzione di questo attributo tipicamente animale? 

Lo sviluppo dell’attività vivente è innanzi tutto un sé con una sua prospettiva e, alla base di quel sé l’attività integrata dei sistemi nervosi. 

In molte piante permangono – nei gameti – vestigia di motilità: nelle felci e nelle cicadi ci sono gameti maschili mobili che nuotano nell’acqua per realizzare la fecondazione, rendendo mobile una piccolissima parte del ciclo vitale. Resta il fatto che nelle piante, una maggiore motilità sarebbe anche ostacolata dalle spesse pareti cellulari, un bel problema da superare durante la loro evoluzione.

Se quindi, per avere esperienza, tutto ciò è quel che conta, allora le piante difettano parecchio in tal senso: sono certamente sensibili e rispondono, segnalano attivamente, ma molto probabilmente questo non basta per avere un’esperienza sentita nemmeno nelle sue forme più semplici. E tutto questo in parte è dovuto al fatto che una pianta è un tipo di creatura particolare.

Dove si sta andando a parare lo vediamo nella prossima parte.

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[1] Da segnalare come eccezione alcune alghe verdi di acqua dolce, Volvox, che formano colonie mobili sferiche che nuotano verso la luce.

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Riferimento bibliografico: "Metazoa" di Peter Godfrey-Smith