La varietà delle superfici vegetali è un tesoro biologico ancora tutto da esplorare. Se la scienza imita la natura, c’è un intero campo che è stato appena preso in considerazione: i lati superiore e inferiore delle foglie delle piante.
Molti esseri viventi hanno capelli di diversa composizione e struttura, e tra gli esseri viventi con capelli ci sono anche le piante. Ma a cosa serve, ad esempio, che un ulivo abbia foglie pelose?
Nell’epidermide
La superficie delle foglie e degli altri organi vegetali spesso non è liscia, presenta delle sporgenze, che chiamiamo tricomi o peli, che possono coprire parzialmente o completamente l’epidermide. Di solito sono presenti nelle foglie o nei frutti in via di sviluppo. A volte degenerano, ma altre volte rimangono nell’organo per tutta la vita.
Il petalo di rosa è un buon esempio. Come le gocce di rugiada aderiscano al fiore più famoso del mondo e non cadono, anche se lo capovolgiamo (il cosiddetto effetto petalo di rosa), è uno degli enigmi più impegnativi nello studio dei fiori vegetali superfici e i peli che le ricoprono hanno molto a che fare con questo.
Esistono foglie le cui superfici sono completamente ricoperte di peli (sono pubescenti), caratteristica spesso comune nelle specie che vivono in climi aridi. A cosa servono?
La difficoltà tecnica nel studiarli ha portato a sottovalutare la variabilità strutturale e chimica delle superfici dei capelli degli esseri viventi. Tuttavia, utilizzando la microscopia a forza atomica (AFM) e altre tecniche di alta precisione, siamo riusciti a esplorare il pelo della foglia di ulivo. L’eterogeneità chimica su scala micro e nano che abbiamo riscontrato significa che potrebbero essere molto più multifunzionali del previsto.
Questa differenziazione chimica tra strutture apparentemente simili è ciò che conferisce proprietà sorprendenti alla superficie della foglia, come accade con la gocciolina che aderisce al petalo della rosa.
La foglia d’ulivo e i suoi peli
Le foglie dell’ulivo presentano qualche peluria isolata sulla sommità, che degenera con l’età e le intemperie; Tuttavia, hanno una copertura completa di tricomi a forma di ombrello sulla pagina inferiore che viene mantenuta per tutta la vita della foglia.
In un nuovo studio multidisciplinare sviluppato tra il Politecnico di Madrid e l’Università di Murcia, è stato caratterizzato la topografia (come sono distribuiti sulla superficie della foglia), ma la novità è che hanno scoperto le proprietà chimiche che influenzano il modo in cui si bagna.
L’affinità con l’acqua
Iniziamo caratterizzando la bagnabilità delle foglie analizzando la forma delle gocce d’acqua e di altri liquidi sulle superfici.
Hanno riscontrato che, nonostante la rugosità della pagina inferiore poiché è completamente ricoperta di tricomi, l’acqua raggiunge la foglia e avviene l’adesione. Hanno sviluppato esperimenti più dettagliati sulla superficie dei peli utilizzando la microscopia elettronica e l’AFM per capire come l’acqua possa aderire così saldamente a queste epidermie.
Analizzando i peli sulla parte superiore e inferiore delle foglie di olivo, verifichiamo che la loro superficie è chimicamente eterogenea, offrendo uno schema misto di composti chimici idrofili (amanti dell’acqua) e idrofobi (idrorepellenti).
La parte inferiore delle foglie di olivo (con molti più peli della parte superiore) ha una minore bagnabilità, ma le gocce d’acqua hanno molta più adesione. Lo hanno associato alla sua copertura totale di tricomi più idrofobici quando le foglie sono giovani, che diventano più bagnate con l’età.
Raccogli l’acqua dalla nebbia
Nelle zone olivicole dove è frequente la presenza di nebbia o rugiada notturna, come in molte zone della penisola iberica, è possibile che si formino delle goccioline sulla pagina inferiore delle foglie dell’olivo che aderiscano ai peli. La goccia rimarrà attaccata finché non raggiungerà un volume e un peso elevati tali da farla cadere a terra. Questa proprietà delle foglie di olivo può contribuire alla cattura dell’acqua, che dovrà essere dimostrata in futuri esperimenti.
D’altra parte, l’esistenza di nanozone idrofile nelle foglie e nei peli potrebbe influenzare l’interazione con insetti e microrganismi, un aspetto che dovrebbe essere considerato negli studi futuri. Ad esempio, queste aree potrebbero essere più vulnerabili all’ingresso di agenti patogeni o potrebbero influenzare la presa e il movimento degli insetti sulla superficie delle foglie poiché alcune superfici cerose potrebbero risultare per loro scivolose.
Imita i peli delle piante
Allo stesso modo in cui sapere come i gechi aderiscono alle superfici delle pareti o come i ragni generano la loro tela è servito per lo sviluppo di molteplici materiali, l’eterogeneità chimica che hanno trovato nei tricomi delle foglie delle piante potrebbe servire da modello per lo sviluppo di nuovi materiali.
Nel caso delle piante, è noto che le foglie di alcune specie originarie di diversi ecosistemi del mondo e di piante agroforestali possono assorbire l’acqua depositata su di esse sotto forma di rugiada, pioggia e nebbia, come avviene con la foglia di quercia.
Uno studio più dettagliato di come funzionano potrebbe servire da modello per realizzare materiali e strutture che consentano di catturare l’acqua dall’atmosfera.
L’utilizzo di nuove tecniche per l’analisi delle superfici vegetali, come l’applicazione dell’AFM per caratterizzare l’olivo e la rosa, aprono i nostri occhi su un nuovo e spettacolare mondo di interazioni che avvengono nell’universo delle piante e degli esseri viventi.
