Appunti sull'evoluzione piante

Cosa sono le piante:

organismi unicellulari pluricellulari

sono o (citoplasti scoperte nel 1840 da

o Schleiden e Schwann, ipotizzate già nel 1650 chiamate celle);

aerobi (necessitano di ossigeno, cellule dotate di mitocondri, le piante, in

o ipossia anossia

condizioni di scarsità di ossigeno - - o assenza di ossigeno - -,

possono ricorrere a metabolismi fermentativi molo efficaci (fermentazione

lattica e/o alcolica) e superare una condizione provvisoria di assenza di

ossigeno, pochi giorni);

eucarioti (nucleo circondato dall’involucro nucleare, doppia membrana);

o fotoautotrof , -fotosintetici- (ricavano il loro nutrimento da acqua, anidride

o carbonica e luce, (linfa), per sintetizzare zuccheri, proteine e lipidi, traggono

dalla luce l’energia per sintetizzare sostanze nobili, non sono chemioautotrofi);

cloroplasti di origine primaria

dotati di (cloroplasto: organulo fotosintetico,

o primario: si è originato nel corso dell’evoluzione a seguito di un unico evento di

endosimbiosi primaria). cellula

Circa 900 milioni di anni fa, una

eucariotica non fotosintetica (protozoo

aerobio bi-flagellato) ha fagocitato ma non

procariote fotosintetico

digerito un ,

probabilmente un cianobatterio simile agli

attuali cianobatteri dei generi Nostoc o

Anabaena (il mitocondrio si è evoluto prima

del cloroplasto 500 milioni di anni prima).

Nel corso di milioni di anni si è instaurata

simbiosi mutualistica

una : il cianobatterio era protetto dall’eucariote più grande ed

otteneva acqua e sali minerali, mentre il protozoo ricavava zuccheri; con il passare del

cloroplasto primario

tempo il cianobatterio ha formato il (altri gruppi di organismi

fotosintetici, non piante, posseggono un cloroplasto secondario ottenuto da

endosimbiosi seriali, es: alghe brune o gialle, diatomee).

funghi

I non sono piante infatti sono più vicini agli animali. Essi sono privi di

eterotrof

cloroplasti, sono , si nutrono di materiali già precostituiti, come

glicogeno

polisaccaride di riserva usano il che viene idrolizzato ricavando glucosio (le

chitina

piante utilizzano l’amido), le pareti cellulari sono costituite da -polimero di

acetilglucosammina- (stessa sostanza di insetti e crostacei, le piante hanno pareti

cellulosiche).

Evoluzione delle piante Le prime piante si sono originate 600 milioni di anni e

Glaucophyta

appartengono al phylum , oggi vi sono

13 specie note; sono piante unicellulari con cloroplasti

chiamati cianelle (Es: Cianofora paradoxa). Le pareti

mureina

batteriche sono formate da o

peptidoglicano, che ritroviamo anche nelle glaucofite,

ciò conferma la teoria endosimbiotica (le cianelle vengono definiti anche muroplasti

per via della mureina). Rodophyta

Successivamente si sono sviluppate le piante del phylum , e sono le piante

rosse o alghe rosse, al phylum appartengono circa 7000 specie, alcune anche

pluricellulari, determinando una maggiore biodiversità.

Le glaucofite e le rodofite (algali) posseggono come

cloroflla di tipo

pigmento fotosintetico principale la

A fcobiline

, ma presentano anche le associate a

proteine strutturali a formare una struttura a ventaglio

fcobilisoma

detta , al centro del ficobilisoma vi è una

allofcocianina

ficobilina detta AFC (la più

abbondante nelle glaucofite, ciò determina il loro

fcoeritrina

colore celestino glauco) o una detta FE

(abbondante nelle rodofite e dà il colore rosso) o una

fcocianina

della FC (presente nei cianobatteri, che

determina un colore blu nerastro, anche i cianobatteri hanno i ficobilisomi).

Viridiplantae

Le sono meno antiche delle altre (500 milioni di anni fa) e sono prive di

cloroflla di tipo B

ficobilisomi, però contengono, oltre alla clorofilla A, anche la . Nelle

piante moderne troviamo ¾ di clorofilla A e ¼ di clorofilla B.

Chlorophyta alghe verdi

La divisione contiene quelle che comunemente sono dette

e vivono in acqua dolce o salata, possono essere unicellulari, coloniali, pluricellulari e

con differenti dimensioni.

Chlamydomonas reinhardtii è un’alga clorofita unicellulare

importante in diversi ambiti della ricerca.

Scenedesmus , aggregata in colonie

(collaborazione tra cellule autonome tra di loro,

ma dipendenza trofica).

Ulva lactuca , chiamata “lattuga di

mare” è una specie

pluricellulare.

15mila specie

Biodiversità delle clorofite: .

410mila specie

Tutte le piante conosciute sono almeno di cui circa 7mila specie di

alghe rosse e glaucofite e 403mila specie di viridiplante (molte meno in confronto delle

specie di insetti -un milione e mezzo-).

Alcune alghe verdi non sono clorofite ma appartengono

Charophyte

alla divisione delle , (vivono nell’acqua,

sister-group

hanno clorofilla A e B) e sono di tutte le

unico

piante terrestri, ovvero tra di loro vi era un

progenitore comune .

Tra le Charophyte troviamo il genere Chara e il genere Nitella che sembrano

cespuglietti, con fusticino e rametti. 20 anni fa sembrava che queste piante fossero

sister-group delle piante terrestri, ma 10 anni fa è

Coleochaete

stata individuata e da pochi anni a

questa parte è certo che le sister-group delle piante

Zygnematales

terrestri sono le alghe dell’ordine

(zygnema e spyrogira, cloroplasto a spirale). 29-09

embriofte

Tutte le piante terrestre sono (clado

Embryophyta ) e sono piante con embrione, (le

carofite non hanno embrione). Le prime terre emerse

Ordoviciano

sono state colonizzate dalle piante nell’

(575 mln di anni fa); in questo periodo vi era una

ambienti intercotidali

vastità di che erano sommersi

a tratti dalle acque e altre volte esponevano un

paleosuolo (alternanza tra bassa e alta marea).

Le piante terrestri rappresentano la maggioranza delle

pluricellulari ciclo

piante e sono tutte . Hanno un

vitale aplo-diploide : nel corso del ciclo vitale di una

pianta terrestre si alternano due generazioni, una

aplofto gametofto diplofto sporofto

aploide detta (o ) e una diploide (o ).

ridotto in dimensioni

Il gametofito, si è con il passare dei secoli, diventando

microscopico nelle piante moderne; lo sporofito, al contrario, da dimensioni minori ha

dimensioni più grandi

raggiunto , talvolta anche gigantesche. matrice solida

Le piante hanno colonizzato le terre emerse, crescendo su una (non

ancora suolo) e lasciando la “protezione dell’acqua” perché nell’aria vi è una maggiore

abbondanza di anidride carbonica

disponibilità e (“combustibile della fotosintesi”)

abbondanza di macro e

ma la pressione evolutiva maggiore è dalla dall’

micronutrienti , ovvero una concentrazione elevata di sali minerali (NO3-, NH4+, K,

Ca, S, Mg, Fe, Cu, Zn, Ni, B, ecc.) Dall’azione meccanica delle piante e dalla secrezione

paleosuoli

di acidi, si sono formati i primi .

briofte

Le prime piante terrestri sono le . Tra di esse le

epatiche

più antiche sono le (si riteneva che potessero

far bene al fegato, teoria della segnatura) a cui

muschi

appartengono 10mila specie; poi vi sono i

presenti in 12-13mila specie differenti e

antocerote

successivamente si sono sviluppate le

(“piante con i corni” – sporofiti) e si ritrovano 200-300

specie note. piante non vascolari

Le briofite sono , non hanno evoluto

sistema di tessuti conduttori (vasi) che permetta il trasporto

sporogonia

della linfa; esse si riproducono per attraverso

spore, con riproduzione sessuata, non producono quindi

piante crittogame

seme, per queste ragioni vengono definite (“nozze nascoste”)

non vascolari. generazione gametoftica dominante

Le briofite hanno una (macroscopica) su

quella sporofitica. Nel muschio la parte verde è gametofitica e fotosintetica ed è più

visibile, mentre degli sporangi piccoli e alti sono la parte sporofitica. Lo sporofito

produce spore, quando esso è maturo si apre liberando le spore e portando avanti il

ciclo vitale delle briofite. strategie ecologiche

Da un punto di vista delle

(adattamento all’ambiente) le briofite sono peciloidriche,

peciloidria

adottano la : quando non sono in condizioni

ambientali ottimali (es: mancanza di acqua) si disidratano e

livello basale

portano la fotosintesi ad un , in attesa che

condizioni ambientali migliorino per poi reidratarsi e portare la

fotosintesi a livelli ottimali.

40-50 milioni di anni dopo l’evoluzione delle briofite, si

entra nel periodo geologico del siluriano, e 410-425 milioni

tracheofte

di anni fa si ha l’evoluzione delle prime ,

piante vascolari

ovvero le con vasi conduttori. Al

contrario delle briofite, nel caso delle tracheofite si

ritrovano diversi fossili. Sono piante senza radici e foglie,

che hanno fusti orizzontali con funzione assorbente e dei

fusti verticali sterili e fertili che portavano sporangi

terminali, erano piante di poche decine di centimetri.

Le tracheofite più

litofte

antiche sono le

(licopodiofite) che derivano da piante estinte ma

sono presenti tutt’oggi, queste piante sono

felci equiseti

imparentate con le e gli (sfenofite,

fusto sottile a coda di cavallo che colonizza ambienti

umidi) e vengono chiamate tutte insieme

pteridofte . crittogame

Le pteridofite sono anch’esse ma in

vascolari

questo caso , non si ha la comparsa del

seme; presentano, inoltre, la lignina (assente in

briofite e precedenti).

lignina

La è la seconda sostanza più

cellulosa

abbondante sulla terra dopo la ,

troviamo differenti lignine specie-specifiche con

composizione chimica che varia tra piante e

addirittura all’interno della stessa pianta. Le

polifenoli

lignine sono dei (fenoli a lunghe

catene) formate da tre costituenti detti

monolignoli p-

(alcoli diterpenoidi): alcol

cumarilico coniferilico sinapilico

, alcol , alcol . Questi alcol polimerizzano formando

le diverse lignine. vasi lignifcati

La lignina ha consentito l’evoluzione di molto solidi nelle tracheofite

(c’è una ragione per la quale sono molto rigidi) e la crescita in altezza durante il

devoniano e portando poi alla formazione di foreste di litofite alte anche 30 metri nel

carbonifero (siluriano devoniano carbonifero).

  apparato

Nel corso del devoniano si è generato l’

radicale (360 milioni di anni fa) e si sono formate anche

foglie

le (organi fotosintetici specifici), si ha così il

passaggio da una condizione molto primitiva ad una forma

simil-pluviale in “solo” 50 milioni di anni.

Nel carbonifero l’elevata presenta d