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Come cresce una pianta in assenza di gravità? 
(risponde Stefano Predieri) 

Lo pianta possiede uno specifico organo di percezione della gravità, questo può dare idea di quanta importanza abbia questo orientamento: all’apice della radice c’è una zona detta cuffia, la parte più esterna entra in contatto direttamente con il terreno, la sua funzione è di favorire la penetrazione progressiva della radice, questo grazie alle cellule più esterne che, morendo, acquistano la funzione di un lubrificante, le cellule vive scorrono su di loro e si facilita il progredire del resto della radice. Nella cuffia si trova anche una porzione, detta columella, qui si trovano le cellule a cui vengono attribuiti compiti di percezione della gravità. Sono cellule che contengono granuli di amido, liberi di muoversi, quindi soggetti alla forza di gravità. Nell’orecchio sono gli statoliti dei canali semicircolari a compiere la funzione di sensori della gravità, a questi granuli è stato dato lo stesso nome. Gli statoliti essendo liberi si appoggiano sulla parete inferiore della cellula, l’apice radicale, che si sviluppa all’interno della cuffia, si accresce nella direzione cosi’ determinata, se la radice viene spostata dalla verticale (come avviene anche naturalmente quando la radice incontra un ostacolo), gli statoliti si muovono spingendo sempre sulla parete inferiore, e appena possibile la radice effettua una curva e continua a penetrare nel terreno in direzione verticale. 

Gli statoliti della cuffia indicano la direzione tramite uno stimolo fisico, mediante gli ormoni, in particolare l’auxina, lo sviluppo sia della radice che della parte aerea viene poi indirizzato; in misura minore delle cellule a questo preposte, tutte le cellule percepiscono la gravità e questa condiziona il loro sviluppo. 

La parte aerea della pianta si orienta in direzione opposta alla radice, o meglio, fin dall’embrione, prima che un seme germini, apice della radice e apice vegetativo appaiono orientarsi su uno stesso asse ma con orientamenti contrapposti. Ecco che se la radice cresce in direzione della forza di gravità (geotropismo positivo) , l’apice vegetativo si sviluppa verso l’alto (geotropismo negativo). Una volta che l’apice è uscito dal terreno si orienterà a seconda della struttura più o meno strisciante o eretta propria della specie e dettata dalle condizioni ambientali, in particolare dalla luce, orientandosi verso di essa, ma anche ad esempio del vento e di molti altri fattori che determineranno lo sviluppo della pianta. 

Dopo le fasi iniziali descritte anche l’apparato radicale seguirà le caratteristiche proprie della della specie e i condizionamenti ambientali, quali disponibilità d’acqua o carenza di ossigeno che determineranno l’architettura completa dell’apparato. 

Ma che cosa succede in assenza di gravità, se gli statoliti non possono fornire indicazioni utili all’apice radicale, se l’auxina non può orientare la crescita dei tessuti, che cosa accade? 

Numerose sperimentazioni sono state condotte a condizioni di microgravità create a terra, ma soprattutto nello spazio. Si è visto che in mancanza di gravità è semplicemente l’orientamento dell’embrione a determinare la direzione di sviluppo della radice e quello opposto del germoglio. Se poi il germoglio trova un orientamento, principalmente rispondendo agli stimoli luminosi, la radice appare invece "disorientata", si sviluppa disordinatamente, seguendo una direzione e poi cambiando rotta senza ragioni apparenti. Uno degli effetti rilevati, su semi di mais, è che la radice privata della cuffia, in condizioni di normale gravità la ricostituisce, in assenza di gravità no, non riceve lo stimolo per formarla. La gravità quindi ha effetto sulla formazione dell’organo che la percepisce! 

Si sono rilevati molti altri effetti dell’assenza di gravità, quasi tutti di carattere negativo, con importanti riflessi sulle possibilità di eventuali coltivazioni spaziali per la sussistenza di astronauti. Generalmente i semi germinano, ma poi si sviluppano lentamente, oppure muoiono dopo brevi periodi, o la pianta non fiorisce. Aumentano inoltre le aberrazioni genetiche, ci sono sconvolgimenti nelle strutture cellulari e nelle fasi di divisione. Ricerche fisiologiche hanno trovato cause attribuibili a sconvolgimenti nel sistema di assorbimento selettivo degli ioni, in particolare si modifica il metabolismo del calcio un elemento coinvolto in numerosissimi processi, comprese le divisioni dei cromosomi!. L’architettura della pianta è regolata anche dall’attività degli ormoni, studi su questi, in particolare su auxine, hanno mostrato come lo sviluppo della pianta si basi su equilibri che in assenza di gravità non possono esistere. 

Nonostante i problemi sono state coltivate in assenza di gravità piante di grano, lattuga, fagioli, pomodori, patate, in condizioni simili alla coltura idroponica convenientamente ovviamente adattata. In generale lo sviluppo è minore ma ad esempio nelle patate è aumentata la parte edule. 

A causa delle difficoltà (e dei costi...!) della sperimentazione ancora non si conosce abbastanza in questo campo, anche se si nota come le piante, evolutesi sulla terra, in presenza di gravità, a questa forza affidano il funzionamento di meccanismi vitali. 

Ed ecco alcuni links: il più completo che ho trovato è 

altri meno specifici per le piante ma interessanti: 

.....dove si scopre ad esempio che le condizioni anomale di microgravità possono essere ottimali per la manipolazione genetica 

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