Botanica

Botanica: pianta di interesse veterinario, la ferula

La Ferula communis, volgarmente conosciuta come finocchiaccio, è una pianta erbacea perenne appartenente alla famiglia delle Apiaceae, originaria del bacino del Mediterraneo.

Si differenzia dal finocchietto selvatico per la grandezza, infatti la ferula raggiungerebbe fino a 4 metri di altezza, a differenza dei 150 cm del finocchietto e il fusto si erge molto dritto e la sezione inizia ad essere rilevante, 4-5 cm.

Si presenta con portamento eretto con fusto semi legnoso che può raggiungere il metro di altezza, raggiunge il suo sviluppo massimo fra i 3 e i 5 anni di vita.

Le foglie basali sono lunghe e sottili e vanno dai 30 ai 60 cm di lunghezza. Mentre le foglie che nascono dagli steli sono piccole e lanceolate.

I fiori, molto decorativi, sono riuniti in infiorescenze a ombrella, ovvero un tipo di infiorescenza racemosa in cui tutti i fiori hanno il peduncolo di lunghezza più o meno uguale, tipica delle piante appartenenti alla famiglia delle Apiaceae dette anche, per l’appunto, ombrellifere.

I fiori sbocciano tra la fine della primavera e l’estate e hanno piccolissimi petali di colore giallo. La pianta sviluppa ombrelle centrali e laterali, normalmente le dimensioni delle prime sono maggiori delle seconde. I frutti sono diacheni, frutto bicarpellare, alati e piatti, lunghi poco più di un centimetro. I semi sono scuri, oblunghi, sottili e molto fertili, vengono dispersi nell’ambiente dal vento rendendo la ferula una pianta infestante.

La struttura dell’apparato radicale è formata da una radice principale a fittone molto profonda dalla quale partono altre radici secondarie.

La propagazione avviene per semina alla fine dell’estate, interrando leggermente i semi in terreni freschi, in piena terra o in semenzaio. La pianta si adatta ad ogni tipo di terreno purché ben drenato.

La ferula è diffusa in tutta l’area mediterranea, è una pianta spontanea che predilige terreni aridi e calcarei delle zone collinari e posizioni con sole diretto e ben ventilate. Si adatta sia a climi freddi che caldi. Si accontenta dell’acqua piovana, ma è sensibile a stress idrici. Non necessita di concimazione. È sensibile ai marciumi radicali, per questo richiede terreni ben drenati al fine di evitare ristagni idrici. Raramente viene attaccata da parassiti.

Principi attivi e tossicità

Alcuni principi attivi che si rinvengono nei tessuti di questa pianta sono di natura dicumarinica ad attività anticoagulante. Il dicumarolo è alla base di molti rodenticidi, agisce per inibizione dell’attivazione epatica dei 4 fattori della coagulazione “vitamina K dipendenti”:

• Fattore II, protrombina;
• Fattore VII, proconvertina;
• Fattore IX, fattore di Christmas o antiemofilico B;
• Fattore X, fattore di Stuart.

Si ha un esaurimento dei fattori della coagulazione ed alterazione dei meccanismi emostatici. Le conseguenze sono una riduzione progressiva della concentrazione di vitamina K, riduzione progressiva dei fattori dipendenti dalla vitamina K ed emorragie gravi anche per piccoli traumi che si verificano o in seguito ad esposizioni ripetute.

La sintomatologia dunque è di tipo emorragico ed è stata riscontrata in maniera più frequente in ovini, caprini, bovini ed equini che si erano cibati della pianta riscontrando il mal della ferula. La tossicità coinvolge tutte le specie animali. Si ha prevalentemente un decorso cronico, bassi dosaggi ripetuti sono più dannosi di una singola somministrazione.

La manifestazione si ha dai 2 ai 10 giorni dopo l’ingestione:

• Forma acuta: morte improvvisa per emorragie cerebrali, pericardiche, intratoraciche, addominali;
• Forma cronica: anoressia, abbattimento, prostrazione, pallore delle mucose, ipotermia, anemia, difficoltà locomotorie, epistassi, ematemesi ecc…

Il trattamento prevede la somministrazione di vitamina K per contrastare l’azione anticoagulante.

Normalmente nei pascoli naturali il bestiame scarta la ferula e non se ne ciba e questa di conseguenza, al contrario di altre erbe, si sviluppa arrivando a fioritura e disperde il proprio seme diventando una pianta infestante di questi luoghi.

Il rischio maggiore di intossicazione al bestiame lo si corre soprattutto quando i pascoli in cui è presente la ferula vengono sfalciati, ciò normalmente avviene prima della fioritura quando ancora la pianta è mimetizzata alla vista dell’uomo, e utilizzati trinciandone ed essiccandone il fieno raccolto e miscelando con altre foraggere. Così facendo, anche il bestiame non è più in grado di riconoscere e scartare la ferula e l’intossicazione procede in modo silente aumentando il rischio di falcidia di intere mandrie.

Lezione 1: generalità

Generalmente ai vegetali si attribuisce la capacità di compiere la fotosintesi clorofilliana, processo in cui viene sfruttata l’energia luminosa per convertirla in energia chimica.

I prodotti dalla reazione di fotosintesi sono sostanza organica, in particolare il glucosio, a partire da anidride carbonica e acqua. Come conseguenza per le piante come prodotto di scarto viene prodotto ossigeno gassoso: per questo motivo si parla di fotosintesi ossigenica.

6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2

La reazione di fotosintesi clorofilliana è una reazione in cui è necessario l’intervento dell’energia luminosa, in particolare della luce solare, la quale viene captata da una serie di pigmenti, sostanze colorate, che vengono definiti pigmenti fotosintetici.

Infatti, gli organismi vegetali proprio per la loro capacità di fabbricarsi da soli le sostanze organiche di cui hanno bisogno, vengono definiti anche autotrofi o produttori primari.

Mentre gli organismi di tipo animale che sono costretti a ricavare le sostanze organiche di cui hanno bisogno da altri organismi, sono definiti eterotrofi o consumatori.

Organismi unitari e modulari

Organismi unitari: gli organismi animali vengono considerati anche organismi unitari, nel senso che hanno una forma definita e prevedibile: una volta che hanno completato il loro processo di accrescimento e hanno raggiunto le dimensioni caratteristiche di una determinata specie, il processo di crescita si ferma.

Organismi modulari: nel caso delle piante non si parla più di organismi unitari, ma di organismi modulari, perché si accrescono attraverso la ripetuta produzione di moduli che si ripetono per tutta la vita della pianta e che danno origine a una struttura di tipo ramificata; in questo caso il programma di sviluppo non è assolutamente prevedibile; la crescita e lo sviluppo continuano fino alla morte della pianta. In realtà ci sono organismi modulari tra gli animali come ad esempio nei coralli.

Organismi fotosintetici

Sono capaci di compiere la fotosintesi clorofilliana sia organismi procariotici che organismi eucariotici: tra i procarioti ci sono alcuni batteri che però utilizzano un tipo di clorofilla indispensabile per la fotosintesi clorofilliana un po' più primitiva che viene genericamente indicata con il nome di batterioclorofilla e anche i cianobatteri o alghe azzurre.

I batteri fototrofi non utilizzano propriamente la clorofilla a, che è il pigmento indispensabile per la fotosintesi, ma una clorofilla un po' più primitiva chiamata batterioclorofilla, mentre i cianobatteri e tutti gli altri vegetali; quindi, anche quelli eucariotici utilizzano la clorofilla a insieme ad altri pigmenti accessori.

I primi organismi che possedevano la clorofilla a sono stati proprio i cianobatteri, i quali hanno apportato un cambiamento fondamentale nella composizione dell’atmosfera perché prima dell’era proterozoica l’atmosfera terrestre aveva una composizione completamente diversa da quella attuale nella quale sappiamo che c’è il 21% di O2 e quindi una composizione che non era assolutamente adatta alla vita degli organismi aerobi. Con la comparsa dei cianobatteri, che erano i primi organismi provvisti di clorofilla a e quindi con la possibilità di fare la fotosintesi ossigenica, la composizione dell’atmosfera terrestre si è arricchita di O2 rendendo possibile la vita anche agli organismi aerobi.

I cianobatteri hanno un’importanza notevole anche dal punto di vista biologico: essi sono ubiquitari, si trovano dappertutto, ambienti acquatici, umidi, ma anche nel mantello degli orsi polari.

I cianobatteri entrano in varie simbiosi sia con alcuni organismi vegetali, che con alcuni organismi animali, soprattutto spugne.

Dove avviene la fotosintesi?

In un sistema di membrane sulle quali sono ancorati i pigmenti fotosintetici: essi non sono disposti a caso su queste membrane, ma sono organizzati in complessi chiamati fotosistemi, fotosistema I e fotosistema II, nei quali troviamo i vari pigmenti fotosintetici organizzati in questi complessi.

Ciò che cambia è la disposizione di questi sistemi di membrana a seconda che si tratti di organismi procariotici o eucariotici.

I cianobatteri sono procarioti e possono essere unicellulari o riuniti in colonie, tenuti insieme da una guaina comune o da sostanza mucillaginosa e in questo caso, trattandosi di organismi procariotici, non esistono degli organuli deputati alla fotosintesi, che si chiamano cloroplasti, ma i pigmenti fotosintetici si trovano ancorati in un sistema di membrane libero nel citoplasma: sono una serie di lamelle concentriche fotosintetiche concentrate alla periferia del citoplasma.

Negli organismi eucariotici il sistema di membrane fotosintetiche è organizzato all’interno di organelli che vengono chiamati cloroplasti che sono tipicamente verdi.

Origine del cloroplasto

Da tempo è stata sposata la teoria dell’endosimbiosi secondo la quale gli organelli cellulari e in particolare sia i mitocondri, sede della respirazione cellulare, sia i cloroplasti, sede della fotosintesi clorofilliana, hanno avuto questa origine endosimbiontica: all’inizio un eucariote ancora eterotrofo, presumibilmente provvisto di movimento ameboide, ha fagocitato, ma non digerito, un batterio aerobico, che poi è diventato mitocondrio, e un cianobatterio, che poi è diventato cloroplasto: in questa maniera si è passato dalla cellula eterotrofa alla cellula autotrofa.

Questo è un evento di endosimbiosi primaria, poi sono avvenuti anche degli eventi di endosimbiosi secondaria, terziaria: lo si capisce andando a contare le membrane che circondano il cloroplasto che ha un suo involucro che si chiama periplastidiale e può essere formato da due, tre, quattro unità di membrana a seconda che l’evento di endosimbiosi si sia ripetuto una, due, tre, quattro volte.

In realtà i cianobatteri mostrano due colori principali:

• Azzurri cianoficee: appartengono alla famiglia delle;
• Verdi procloroficee: appartengono alla famiglia delle.

Cianoficee

In natura il colore dei cianobatteri non è solo azzurro-verde, ma può andare anche verso il rosso-violaceo a seconda delle proporzioni dei pigmenti fotosintetici presenti, questo perché i cianobatteri non posseggono solo la clorofilla a, ma anche altri due pigmenti, le ficobiline, o ficobiliproteine:

• Ficoeritrina, colore rosso;
• Ficocianina, colore azzurro.

Quindi tutti i cianobatteri posseggono, oltre alla clorofilla a che è verde, anche la ficoeritrina rossa e la ficocianina azzurra; a seconda che sia più abbondante l’una piuttosto che l’altra, il cianobatterio mostrerà un colore più tendente verso l’azzurro se è più abbondante la ficocianina, oppure più tendente verso il rosso violaceo se è più abbondante la ficoeritrina.

Procloroficee

I cianobatteri appaiono verdi perché non hanno le ficobiline per cui non saranno né azzurri, né rossi.

Tornando all’ipotesi dell’endosimbiosi primaria, le possibilità possono essere state due: il nostro eucariote eterotrofo quando ha fagocitato un cianobatterio, può aver fagocitato un cianobatterio azzurro o uno verde:

• Se l’eucariote eterotrofo ha fagocitato un cianobatterio azzurro, che poi è diventato cloroplasto, ha ereditato anche i suoi pigmenti, quindi oltre alla clorofilla, anche le ficobiline, ficoeritrina e ficocianina; infatti da questo tipo di endosimbiosi primaria, sono derivate per esempio tutto il gruppo delle alghe rosse perché hanno ereditato le ficobiline, in questo caso la ficoeritrina domina sulla ficocianina.
• Se l’eucariote eterotrofo ha fagocitato un cianobatterio verde, che non ha le ficobiline, ma ha solo la clorofilla; infatti, da questo tipo di endosimbiosi primaria, sono derivate per esempio tutto il gruppo delle alghe verdi, ma anche le piante vascolari, oggetto del nostro corso.

Tutti gli organismi viventi vengono collocati in tre domini:

• Sono stati messi tutti i batteri;
• Comprende gli organismi più primitivi, sono dei batteri estremofili che riescono a vivere in condizioni elevate;
• Insieme tutti quegli organismi in cui il cloroplasto è derivato da un’endosimbiosi primaria.

Indagini filogenetiche recenti hanno sistemato gli eucarioti in 6 supergruppi e gli organismi vegetali, piante e alghe, sono distribuiti in 4 di questi.

Il gruppo che contiene soltanto specie vegetali per eccellenza e che si può considerare il vero “Regno vegetale” è quello degli Archeaplastida.

Nel corso dell’evoluzione l’evento fondamentale è stato quello di allontanarsi dall’ambiente acquatico; quindi, lasciare l’ambiente acquatico e colonizzare le terre emerse: per fare questo è stato necessario a una serie di cambiamenti dal punto di vista morfologico, ma non solo; tutto questo è stato possibile nel momento in cui l’ossigeno prodotto dai cianobatteri con la fotosintesi ossigenica ha iniziato a creare lo strato di ozono, l’ozonosfera che scherma i raggi UV.

Nei vegetali pluricellulari la colonizzazione delle terre emerse ha comportato una serie di adattamenti nella forma, ma non solo, alla vita subaerea: il primo fondamentale adattamento è stato quello di organizzare il proprio corpo vegetale in un cormo, corpo vegetale organizzato in 3 organi principali:

• Apparato radicale;
• Fusto o caule;
• Foglie.

Tutte le piante che presentano un’organizzazione in radici, fusto e foglie si chiamano piante vascolari, tracheofite o cormofite, perché hanno dei sistemi di trasporto delle soluzioni: nelle piante circolano due tipi di soluzioni:

• Linfa grezza: acqua + sali minerali che la pianta assorbe dal terreno attraverso le radici;
• Linfa elaborata: arricchita da una serie di sostanze tra cui gli ormoni e altre sostanze; viene prodotta a livello delle foglie andando poi al resto della pianta fino alle radici.

Queste due soluzioni non devono mai mescolarsi tra di loro, seguono due percorsi distinti, anche perché vanno in direzioni opposte.

Distinzione delle piante in base all’habitus

Le piante, a seconda della consistenza del fusto, si distinguono in:

• Piante erbacee: fusto di molle, flessibile e di diametro molto sottile e di colore verde, svolge fotosintesi clorofilliana;
• Piante arbustive: fusto legnoso, ramificato sin dalla base;
• Piante arboree: fusto legnoso, ancora più consistente, a differenza degli arbusti, è ramificato solamente nella parte superiore, chioma.

Distinzione in base alla durata di vita della pianta:

• Piante annuali: es. graminacee, il ciclo vitale, che va dalla germinazione del seme, crescita, produzione di fiori, frutti e nuovi semi, morte pianta madre, si conclude in un anno;
• Piante biennali: es. piante a bulbo, il ciclo vitale si conclude in due anni: il primo anno è dedicato alla crescita vegetativa e all’accumulo di sostanze di riserva, mentre il secondo anno è dedicato alla riproduzione, dopodiché la pianta muore;
• Piante perenni: es. conifere, la crescita vegetativa è continua, la riproduzione può avvenire più volte o anche una sola volta.

Lezione 2: citologia

La cellula

Le cellule vegetali sono state le prime ad essere osservate da Robert Hooke nel 1665 con il microscopio. Osservò delle fettine di sughero e vide che erano formate da elementi di forma regolare e le chiamò cellule. Egli però osservò le pareti di cellule morte, ovvero la corteccia del sughero. Da qui fu introdotta la parola cellula.

Le varie unità di misura che si utilizzano sono nm, nanometro, o um, micrometro.

Quali sono le differenze? In entrambe sono presenti organuli e sistemi di membrana. La cellula vegetale possiede vacuolo, diminuiscono quando diventa adulta e alla fine si forma un grosso vacuolo centrale, e plastidi. Esse hanno sempre una forma definita, dovuta dalla presenza della parete cellulare, contiene acqua, è autotrofa ed è immobile. Le cellule animali a volte possono essere mobili.

Forma: varia nel mondo vegetale e dipende dall’organizzazione e dalla funzione delle stesse.

Dimensioni: nelle piante superiori da qualche decina a qualche centinaio di micron.

I 3 organuli della cellula vegetale

I plastidi.

I plastidi sono organelli cellulari tipici degli eucarioti vegetali. Sono di 3 tipi e si possono differenziare in base al colore.

Caratteristiche generali, comuni a tutti e 3 i plastidi:

• Delimitati da un involucro, doppio strato di membrane;
• Possiedono ribosomi 70S, come nei procarioti;
• Possiedono un DNA circolare di tipo procariotico;
• Sono in grado di duplicarsi.

Nelle cellule vegetali possono trovarsi 3 tipi distinti di plastidi:

• Cloroplasti: plastidi verdi, possiedono al loro interno un proprio DNA di tipo procariotico ed è di tipo circolare. Permette loro di duplicarsi come i batteri, per