L'inganno delle orchidee nei confronti degli impollinatori: quando la "truffa" diventa un'arte

Alcune specie di orchidea si sono specializzate nell'arte... della truffa. Ebbene sì, per aumentare le possibilità di riprodursi grazie all'intervento dei preziosissimi insetti impollinatori alcune orchidee hanno inventato delle strategie davvero ingegnose e sorprendenti.

Se le piante non vi affascinano molto e pensate che siano solo tutte dell'erba immobile e passiva, leggendo questo post cambierete completamente idea!

Vi propongo un pezzetto della mia tesi di laurea triennale: buona lettura!

Foto di Ophrys apifera (Wikipedia)

La riproduzione sessuale nelle Orchidee può avvenire mediante autoimpollinazione o mediante impollinazione incrociata attuata da insetti (impollinazione entomofila), durante le quali i pollinodi (agglomerati di polline) entrano in contatto con lo stimma.

Il fenomeno dell'autoimpollinazione può avvenire in seguito al semplice distacco dei pollinodi che cadono sullo stimma sottostante, per curvatura delle caudicole dei pollinii che depositano direttamente il polline sullo stimma sottostante (es Ophrys apifera Huds. 1762, che frequentemente ricorre all'autoimpollinazione) o per cleistogamia, cioè per autofecondazione prima che avvenga l'apertura del fiore. Ciò avviene ad esempio nel Limodorum abortivum (L.) Sw., 1799, che, nonostante produca nettare, viene di rado visitato dagli insetti impollinatori e ricorre con maggior frequenza l'autoimpollinazione.

L'impollinazione incrociata è la modalità di riproduzione più frequente tra le Orchidaceae ed è prevalentemente entomofila, cioè a carico di insetti impollinatori (soprattutto imenotteri, più raramente attuata da coleotteri, lepidotteri, ditteri, ortotteri). Degno di nota è il rapporto spesso specie-specifico che esiste tra l'orchidea ed il suo insetto impollinatore: emblematico è il caso delle osservazioni di Charles Darwin sullo sperone dell'orchidea tropicale Angraecum sesquipedale, lungo 30 cm, che gli fece dedurre che doveva esistere un insetto impollinatore dotato di una spirotromba con analoghe dimensioni. Tale deduzione venne confermata con la scoperta del lepidottero sfingide Xanthopan morganii (Walker, 1856), le cui dimensioni della spirotromba combaciano con quelle dello sperone dell'orchidea.

Quando si parla di impollinazione incrociata nelle Orchidee vanno menzionati anche i meccanismi con cui le Orchidee attraggono gli insetti pronubi, essendo generalmente sprovviste di nettare. Fu nuovamente Charles Darwin, che confermò l'assenza di nettare in molte specie di Orchidea, a scrivere che l'impollinazione nelle Orchidee gli sembrava "completamente incredibile" e che "le api devono perseverare nel visitare fiore dopo fiore[...] nella speranza di ottenere un nettare che non è mai presente". Nel tardo 1900, Pouyanne (1917) e Coleman (1927) scoprirono indipendentemente che alcune Orchidee, senza produrre nettare, mimano i segnali di accoppiamento degli insetti e sono impollinate da maschi che tentano di accoppiarsi con il fiore. Ci sono voluti ulteriori anni per stabilire che molte Orchidee non producono mai un compenso ma che imitano dei segni attrattivi per imbrogliare gli impollinatori (Daumann 1971; Faegri e van der Pijl, 1979). Questa imitazione può evolvere in segnali che sono di importanza per l'impollinatore in vari contesti biologici come un substrato per la cova, per la ricerca di cibo o per l'accoppiamento (Wiens, 1978; Vogel, 1993).

I meccanismi sviluppati dalle orchidee nel tempo per attrarre gli insetti impollinatori sono suddivisi sostanzialmente in tre categorie: food-deception (produzione di sostanze con la profumazione identica a quella di fiori con nettare), sexual-deception (produzione di feromoni identici a quelli della femmina della specie dell'insetto pronubo e modificazione del labello per assomigliare alla femmina dell'insetto pronubo, tipico del genere Ophrys L.) e shelter-deception.

Le specie dette food-deceptive imitano un range di sostanze attraenti floreali, tra cui forma del fiore, colore e profumazione, che sono associati dall'impollinatore ad una ricompensa alimentare (Vogel, 1983; Nilsson, 1983, 1992; Dafni, 1984; Roy e Widmer, 1999). Sebbene l'inganno alimentare sia ampiamente diffuso tra le piante (Vogel, 1993; Thakar et al., 2003), nelle Orchidee circa 1/3 della famiglia, approssimativamente 10.000 specie, sono food-deceptive (Dafni, 1984; Ackerman, 1986; Nilsson, 1992). Inoltre, questa strategia si è evoluta ripetutamente in indipendenti lignaggi di Orchidee (Johnson et al., 1998; Cameron et al., 1999; Cozzolino et al., 2001; Bateman et al., 2003). Le orchidee sono in grado di riprodurre moltissimi aromi vegetali quali quello di giacinto, rosa, vaniglia, cioccolato, agrumi. L'Orchidea Anacamptis coriophora presenta due sottospecie diverse: subsp fragrans che profuma e subsp. coriophora che emana uno sgradevole odore di cimice.

Il caso più spettacolare di mimica floreale è la sexual-deception (mimetismo sessuale), al momento nota solo nelle Orchidee, in cui il fiore imita alcune caratteristiche peculiari (es pelosità e colorazione) ed i feromoni di certe specie di insetti per ingannare i maschi che, scambiando il fiore con una femmina, lo impollinano durante una "pseudocopula". Come la food-deception, la sexual-deception si è evoluta più volte ed è rappresentata dal genere europeo Ophrys (che include specie presenti anche in Liguria), dal genere Sud Africano Disa e da nove generi australiani (Dafni e Bernhardt, 1990; Steiner et al., 1994; Pridgeon et al., 1997).
L' inganno olfattivo tipico del mimetismo sessuale riguarda proprio la produzione di feromoni identici a quelli della femmina della specie dell'insetto impollinatore.  Uno studio condotto nel 2016 da Bohman et al. riguardante la chimica legata al mimetismo sessuale ha messo in evidenza che specifiche miscele di alcani ed alcheni sono implicate nelle specie che attuano questa strategia riproduttiva. Gli alcani esono composti a base di atomi di carbonio ed idrogeno molto comuni nei vegetali in quanto costituiscono le cere protettive che proteggono dalla disidratazione, dall'impatto dei raggi UV, dagli agenti patogeni e dai parassiti, e la loro produzione è governata da diversi geni e complessi enzimatici. Xu et al. ipotizzò correttamente che gli alcheni sintetizzati dal genere Ophrys L. derivino dallo stesso meccanismo biosintetico degli alcani, con l'eccezione di un passaggio aggiuntivo di desaturazione (SAD), precedente alla fase di allungamento della catena lunga. La scoperta di geni/alleli SAD responsabili delle differenze degli alcani tra specie conferma l'ipotesi che queste Orchidee sono le prime candidate per la rapida speciazione genica nell'impollinazione guidata e che quindi l'evoluzione del mimetismo sessuale è più flessibile di quello che finora si pensava.

L' insetto impollinatore dunque, attratto con l'inganno olfattivo e visivo, atterra sul labello del fiore ed effettua una pseudocopula (tentativi di accoppiamento) che consentono ai pollìnii di aderire facilmente, grazie alla loro natura adesiva,  al suo capo. Quando l'insetto vola via i pollìnii, ancora aderenti ad esso, subiscono una flessione di circa 90 gradi in avanti per disidratazione e contrazione che gli fa assumere una posizione per cui, quando l'insetto visiterà un altro fiore, si troveranno esattamente all'altezza dello stigma, alla cui superficie vischiosa aderiranno facilmente per dare inizio alla fecondazione.
Tale specificità tra impollinatore ed orchidea è frutto di processi coevolutivi tra i due organismi ed è tale che a volte ad una determinata specie impollinata corrisponde una specifica specie di insetti impollinatori.
Tale specificità evidenzia l'importanza, nella conservazione di queste specie, di tutelarne anche gli impollinatori specifici.

Bibliografia

E' un pezzo della mia tesi di laurea triennale, gli autori citati sono inseriti nel testo.